高中物理滬科版1第四章電磁波與現(xiàn)代通信 2023版第4章4．3信息的獲取-傳感器

4．3信息的獲取——傳感器1．(2分)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．發(fā)射出去的無(wú)線電波，可以傳播到無(wú)限遠(yuǎn)處B．雷達(dá)是利用無(wú)線電波測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備C．波長(zhǎng)越短的無(wú)線電波，越接近直線傳播D．移動(dòng)電話是利用無(wú)線電波進(jìn)行通訊的【解析】無(wú)線電波在傳播過(guò)程中，遇到障礙物就被吸收一部分，能量不斷減少．雷達(dá)和移動(dòng)電話的傳輸都利用了無(wú)線電波，波長(zhǎng)越短，傳播方式越接近直線傳播．故B、C、D均正確．【答案】BCD2．(2分)(多選)下列過(guò)程屬于電磁波接收過(guò)程的是()A．調(diào)諧 B．調(diào)頻C．檢波 D．調(diào)幅【解析】調(diào)頻和調(diào)幅過(guò)程屬調(diào)制的兩種方式，是發(fā)射電磁波時(shí)必須要進(jìn)行的，所以B，D不屬于接收過(guò)程，C中檢波是對(duì)調(diào)幅波解調(diào)時(shí)的表述方法，所以屬于接收過(guò)程．【答案】AC3．(3分)(多選)電視機(jī)在室內(nèi)接收電視臺(tái)向空中發(fā)射的電磁信號(hào)，下列判斷正確的是()A．當(dāng)電視機(jī)所在處離電視發(fā)射塔較近時(shí)，用室內(nèi)天線也可以接收信號(hào)，這是電磁波的衍射現(xiàn)象B．用室內(nèi)天線接收時(shí)，電視機(jī)安放在室內(nèi)不同位置接收效果不同，這是電磁波在室內(nèi)反射后產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象C．離電視發(fā)射塔遠(yuǎn)處要用架設(shè)室外天線的方法接收信號(hào)，這是由于發(fā)送電視信號(hào)用的是微波，波長(zhǎng)短，基本上是直線傳播D．有線電視的信號(hào)也是通過(guò)電磁波傳播【解析】電磁波繞過(guò)障礙物進(jìn)入室內(nèi)而被電視機(jī)天線接收，這是電磁波的衍射現(xiàn)象，故A正確．室內(nèi)不同位置，由于電磁波在墻壁和其他器物表面反射，然后疊加，形成有的地方強(qiáng)，有的地方弱的現(xiàn)象是波的干涉現(xiàn)象，故B正確．電視信號(hào)用的是微波，波長(zhǎng)短，基本上是直線傳播，在離發(fā)射塔較遠(yuǎn)處，由于微波不能直接傳送到電視機(jī)天線，就要架設(shè)室外天線來(lái)接收微波．有線電視通過(guò)傳輸中的振蕩電流來(lái)傳送信號(hào)，不通過(guò)空中的電磁波傳送，故D錯(cuò)誤．【答案】ABC4．(3分)江蘇人民廣播電臺(tái)的頻率是702kHz電磁波在空氣中傳播的速度約為3×108m/s,則江蘇臺(tái)節(jié)目的波長(zhǎng)是多少米？【解析】由c＝λf，得λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,702×103)m＝m.【答案】m課標(biāo)導(dǎo)思1.知道傳感器具有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的特性．對(duì)常見(jiàn)的傳感器的種類有所了解．2．了解各類敏感元件的物理特性．3．了解常見(jiàn)傳感器在生產(chǎn)、生活和科研以及航空航天中的應(yīng)用，體會(huì)傳感器的應(yīng)用給人們帶來(lái)的方便.一、傳感器1．傳感器的特性：是一種能感知和識(shí)別信息的裝置，能將感知和測(cè)量到的非電學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量．2．傳感器的組成：傳感器由敏感元件和電路組成．敏感元件是傳感器中的關(guān)鍵性元件，承擔(dān)著“感知”和轉(zhuǎn)換外界信息的任務(wù)．二、敏感元件的物理特性1．光敏元件能把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．它利用了光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度變化而改變的特性．2．聲敏元件是聲電轉(zhuǎn)換器件．它能把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．3．紅外測(cè)溫儀是一種將紅外輻射波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置，能非接觸快速測(cè)溫，又不會(huì)造成交叉感染．4．?dāng)?shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)中的敏感元件叫電荷耦合器件，它能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器就可轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)處理．5．智能傳感器是將傳感器和電子計(jì)算機(jī)組合在一起．6．微型傳感器由亞微米至亞毫米范圍內(nèi)的電子元件和機(jī)械元件制成，是一種將傳感、處理、執(zhí)行諸功能融為一體的微機(jī)電系統(tǒng)．它的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、集成化程度高，功能強(qiáng)大.一、傳感器及其工作原理1．傳感器能像人的感覺(jué)器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置，就叫傳感器．【深化探究】人如何感知信息？提示：人是通過(guò)下面五種感覺(jué)(如圖)接收外界信息的，因此人本身就是高級(jí)傳感器．2．組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成．eq\x(非電學(xué)量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換電路)→eq\x(電學(xué)量)(1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對(duì)某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻、聲敏電阻等．(2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測(cè)物理量滿足一定關(guān)系的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子元件．(3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳播或測(cè)量的電學(xué)量輸出．3．作用：傳感器的作用是將感受到的非電學(xué)量如力、熱、光、聲、化學(xué)、生物等量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電學(xué)量或信號(hào)．二、常用傳感器1．雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)兩片金屬伸長(zhǎng)或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷．應(yīng)用：電熨斗、恒溫箱等．2．熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點(diǎn)，在溫度變化時(shí)，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化．應(yīng)用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等．3．光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點(diǎn)．無(wú)光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化．應(yīng)用：工業(yè)自動(dòng)化控制、光電計(jì)數(shù)器，樓道燈開關(guān)等．4．紅外線傳感器：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息．應(yīng)用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測(cè)、自動(dòng)門、紅外線測(cè)溫儀、防盜防火警報(bào)器、家用電器遙控器等．5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器、智能傳感器等．傳感器的工作原理及應(yīng)用(多選)關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是()A．電視機(jī)遙控器就是一個(gè)傳感器B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測(cè)裝置C．傳感器是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要器件D．無(wú)人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用【導(dǎo)析】根據(jù)傳感器的特性、原理及應(yīng)用來(lái)分析．【解析】電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯(cuò)；自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動(dòng)決定供水和停水的裝置，故D錯(cuò)．故選B、C.【答案】BC對(duì)傳感器的理解傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置，是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)．唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，下列說(shuō)法正確的是()A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)進(jìn)行工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行工作的C．膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，膜片后的線圈就跟著振動(dòng)，從而使處于永磁體磁場(chǎng)的線圈切割磁感線，穿過(guò)線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．可見(jiàn)這是利用了電磁感應(yīng)原理，故只有B正確．【答案】B1．隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭．洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將手烘干．手靠近自動(dòng)干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?)A．改變了濕度 B．改變了溫度C．改變了磁場(chǎng) D．改變了電容【解析】自動(dòng)干手機(jī)內(nèi)的傳感器應(yīng)用的是電容原理，當(dāng)手靠近傳感器時(shí)，相當(dāng)于在電容器間增加了一個(gè)電介質(zhì)，改變了電容的大小，使自動(dòng)干手機(jī)開始工作．【答案】D2．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．熱敏電阻和熱電阻都是溫度敏感元件，二者具有相同的電阻—溫度特性B．傳感器是由敏感元件、處理電路及輔助電源組成的裝置C．溫度傳感器是一種將外部溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子裝置D．向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的設(shè)備是一種濕度傳感器【解析】熱敏電阻和熱電阻具有不同的電阻—溫度特性．熱敏電阻的特性是電阻值隨溫度升高而減小，而熱電阻的特性是電阻值隨溫度升高而增大，故A錯(cuò)，向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的是一種溫度傳感器，故D錯(cuò)，B、C選項(xiàng)正確．【答案】BC3．如圖4-3-1所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592049】圖4-3-1A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)酢窘馕觥縍2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確．【答案】C4．完成人類的五種感覺(jué)與有關(guān)傳感器的對(duì)應(yīng)關(guān)系(連線)．eq