第四、五章　電磁振蕩與電磁波　傳感器一、主干知識成體系二、遷移交匯辨析清一、電磁場與電磁波1．麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。2．電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場。3．電磁波：電磁場由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。4．電磁振蕩：如圖中，先給電容器充電，再使電容器、電流 表和電感線圈連接在一個回路中，在以后的過程中，電容 器極板上的電荷量q、電路中的電流i、電容器兩極板間的電場強度E、線圈里的磁感應強度B，都在周期性地變化著。這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能在振蕩電路中周期性地轉(zhuǎn)化。5．電磁波的發(fā)射 要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個條件：(1)要有足夠高的振蕩頻率。(2)采用開放電路。采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖。6．雷達的工作原理及應用(1)雷達的原理： 利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。(2)雷達的構(gòu)造及特點： 一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設備等構(gòu)成。 ①雷達既是無線電波的發(fā)射端，又是無線電波的接收端； ②雷達使用的無線電波是直線性好、反射性能強的微波波段； ③雷達發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波，即脈沖，每次發(fā)射時間為1 μs，兩次發(fā)射的時間間隔約為0.1 ms； ④障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來。(3)雷達的應用： 探測飛機、導彈等軍事目標；可以用于導航；天文學上研究星體；在氣象上可以用于探測臺風、雷雨、烏云。[典例1] 雷達是利用電磁波來測定物體的位置和速度的設備，它可以向一定方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波脈沖，遇到障礙物會發(fā)生反射，雷達在發(fā)射和接收電磁波時，熒光屏上分別會呈現(xiàn)出一個尖形波。某防空雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波脈沖之間的時間間隔為Δt＝5×10－4 s，它跟蹤一個勻速移動的目標的過程中，某時刻在監(jiān)視屏上顯示的雷達波形如圖甲所示，30 s后在同一方向上監(jiān)視屏上顯示的雷達波形如圖乙所示。已知雷達監(jiān)視屏上相鄰刻線間表示的時間為10－4 s，電磁波在空氣中的傳播速度為3×108 m/s，則被監(jiān)視目標的移動速度最接近 (　　)A．1 200 m/s　 B．900 m/s C．500 m/s D．300 m/s[針對訓練]1．(多選)下列關(guān)于電場、磁場及電磁波的說法中正確的是 (　　)A．在干燥環(huán)境下，用塑料梳子梳理頭發(fā)后，來回抖動梳子能產(chǎn)生電磁波B．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波C．一個電子向一個固定不動的質(zhì)子運動的過程中，向外發(fā)射電磁波D．只要空間某個區(qū)域有振蕩變化的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波解析：在干燥環(huán)境下，用塑料梳子梳理頭發(fā)后，梳子會帶電，梳子附近會產(chǎn)生電場，當抖動梳子時，產(chǎn)生變化的電場，而變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，故產(chǎn)生電磁波，故A正確；均勻變化的電(磁)場產(chǎn)生恒定的磁(電)場，恒定的磁(電)場在其周圍空間不會產(chǎn)生電(磁)場，故B錯誤；振蕩變化的電(磁)場會產(chǎn)生同頻率振蕩變化的磁(電)場，這樣在空間即可形成電磁波，電子向質(zhì)子運動的過程中，加速度在不斷增大，說明在電子運動的空間會產(chǎn)生非均勻變化的電場，故C、D正確。答案：ACD　2. 著名物理學家弗曼曾設計過一個實驗，如圖所示在一塊絕緣 圓板中央的上部固定一個線圈，與圓板不接觸，并接有電 源，板的四周固定有許多帶負電荷的小球，整個裝置支撐 起來忽略各處的摩擦，當電源接通的瞬間，從上往下看圓盤，下列關(guān)于圓盤的說法中正確的是 (　　)A．圓盤將逆時針轉(zhuǎn)動　　　 B．圓盤將順時針轉(zhuǎn)動C．圓盤不會轉(zhuǎn)動 D．無法確定圓盤是否會動解析：線圈接通電源瞬間，變化的磁場產(chǎn)生電場，從而導致帶電小球受到電場力，使其轉(zhuǎn)動。接通電源瞬間圓板受到電場力作用而轉(zhuǎn)動，由于金屬小球帶負電荷，再根據(jù)電磁場理論可知，變化的磁場會產(chǎn)生電場，因此向上磁場變大，則產(chǎn)生順時針方向的電場，帶負電有小球受到的電場力與電場方向相反，則有逆時針方向的電場力，故圓盤將沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，故A正確。答案：A　3．常見傳感器的工作原理及其應用4．傳感器的應用過程包括三個環(huán)節(jié)：感、傳、用。(1)“感”是指傳感器的敏感元件感受外界信息；(2)“傳”是指通過電路等途徑將敏感元件獲取的信息傳遞給執(zhí)行機構(gòu)；(3)“用”是指執(zhí)行機構(gòu)利用傳感器傳來的信息進行某種顯示或某種動作。[典例2]　節(jié)能環(huán)保路燈采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能，用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制。光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較強時(如白天)電阻幾乎為0；照射光較弱時(如夜晚)電阻接近于無窮大。利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，夜晚打開，電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接。當勵磁線圈中電流大于等于50 mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50 mA時，3、4接通。勵磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA。(2)①如果勵磁線圈的電阻為200 Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護電阻R2的阻值范圍為________Ω。②在有些應用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?，為此，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。答：________________________________________________________________________________________________________________________________________。③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子。答：__________________________________________________________________。[針對訓練]3. 如圖為自動售貨機投幣系統(tǒng)。它可以自動識別硬幣。 以下關(guān)于自動售貨機投幣系統(tǒng)工作原理說法不正確 的是 (　　)A．當硬幣被投入自動售貨機的投幣口時，硬幣被擋住，暫時停止在A處，以 便讓機器測出電阻，如果電阻值在機器內(nèi)計算機芯片所認可的范圍內(nèi)，支 持物A下降，硬幣沿斜面滾下B．當硬幣通過兩塊磁鐵時，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導 致速度減小C．當硬幣通過磁鐵后，傳感器測出它的速度，并且與存儲在計算機中的標準值比較，如果速度適當，開關(guān)B就打開，硬幣被接受D．當硬幣通過磁鐵后，傳感器測出它的速度，并且與存儲在計算機中的標準值比較，如果速度過快，開關(guān)B就打開，硬幣被接受解析：選項A、B、C即為自動售貨機投幣系統(tǒng)工作原理，故A、B、C正確，D錯誤。答案：D　4．(多選)在一些學校的教室里，為了保證照明條件，采用了智 能照明系統(tǒng)，在自然光不足時接通電源啟動日光燈，而在自 然光充足時，自動關(guān)閉日光燈，其原理圖如圖所示，R為一 光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線管，在螺線管上方有一用細彈簧懸著的輕質(zhì)銜鐵，銜鐵的一端用鉸鏈固定使其可以自由轉(zhuǎn)動，另一端用一絕緣棒連接兩動觸頭。關(guān)于該智能照明系統(tǒng)的工作原理，下列描述正確的是 (　　) A．光照越強時，光敏電阻的阻值越大，銜鐵被吸引下來B．光線不足時，光敏電阻的阻值變大，所在電路電流變小，銜鐵被彈簧拉上 去，日光燈接通C．上面的兩接線柱應該和日光燈電路連接D．下面的兩接線柱應該和日光燈電路連接解析：由光敏電阻的特性可知，光照強度越強，電阻越小，電流越大，銜鐵被吸引下來，日光燈電路斷開；光線不足時，電阻增大，電流減小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈電路接通，因此，上面的兩接線柱應該和日光燈電路連接。選項B、C正確。答案：BC　三、創(chuàng)新應用提素養(yǎng)1．如共享單車是一種新的交通工具，用戶可通過掃碼開鎖，循環(huán)共享。共享單車的車鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片、定位模塊和SIM卡等，能實時顯示位置、可行駛的里程便于監(jiān)控電單車。用戶僅需用手機上的客戶端軟件(App)掃描二維碼，即可自動開鎖，騎行時手機App上能實時了解共享單車的位置；騎行結(jié)束關(guān)鎖后App就顯示計時、計價、里程等信息。此外，共享單車能夠在騎行過程中為車內(nèi)電池充電，滿足定位和自動開鎖等過程中的用電。根據(jù)以上信息，下列說法正確的是） (　　)A．共享單車和手機之間是利用聲波傳遞信息的B．共享單車某個時刻的準確位置是借助通信衛(wèi)星定位確定的C．定位系統(tǒng)中的電池是直接插電實現(xiàn)充電的D．手機App上顯示的里程，是由雷達測出的 解析：共享單車和手機之間是利用電磁波傳遞信息的，故A錯誤；共享單車某個時刻的準確位置是借助通信衛(wèi)星定位確定的，故B正確；共享單車在運動過程通過電磁感應將機械能轉(zhuǎn)化為電能為定位系統(tǒng)充電，故C錯誤；手機App上顯示的里程是由通信衛(wèi)星GPS定位確定的，故D錯誤。答案：B　2.(多選)振弦式頻率傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由鋼弦和永 磁鐵兩部分組成，鋼弦上端固定，下端與一膜片相連接， 弦上的張力越大，弦的固有頻率越大。這種裝置可以從 線圈輸出電壓的頻率確定膜片處的壓力的變化，下列說 法正確的是 (　　)A．當軟鐵塊與磁鐵靠近時，a端電勢高B．當軟鐵塊與磁鐵靠近時，b端電勢高C．膜片上的壓力較小時，線圈中感應電動勢的頻率較高D．膜片上的壓力較大時，線圈中感應電動勢的頻率較高解析：當軟鐵塊靠近磁鐵時，軟鐵塊被磁化，線圈中的磁通量增加，根據(jù)楞次定律及右手螺旋定則可知，b端電勢比a端電勢高，選項A錯誤，B正確；膜片上壓力越小時，鋼弦上的張力越大，振動頻率越高，線圈中感應電動勢的頻率越高，所以選項C正確，D錯誤。答案：BC　3．電子眼系統(tǒng)通過路面下埋設的感應線來感知汽車的壓力。感應線是一個壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大。壓電薄膜與電容器C、電阻R組成圖甲所示的回路，紅燈亮時，如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應線，回路中產(chǎn)生兩個脈沖電流，如圖乙所示，即視為“闖紅燈”，電子眼拍照。則紅燈亮時 (　　)A．車輪停在感應線上后，電阻R上有恒定電流B．車輪經(jīng)過感應線的過程中，電容器先充電后放電C．車輪經(jīng)過感應線的過程中，電阻R上的電流一直增大D．汽車前輪剛越過感應線，又倒回到線內(nèi)，不會被電子眼拍照解析：車輪停在感應線上后，壓力不變，則電壓不變，電容器不充電，也不放電，電阻R上沒有電流，故A錯誤；由題圖乙可知，當車輪經(jīng)過感應線時電流先增大后減小，然后再反向增大再減小，說明電容器先充電后放電，故B正確，C錯誤；若汽車前輪越過感應線，又倒回線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍會拍照，故D錯誤。答案：B　4. 有一種測量壓力的電子秤，其原理圖如圖所示。E是內(nèi)阻 不計、電動勢為6 V的電源。R0是一個阻值為300 Ω的限流 電阻。G是由理想電流計改裝成的指針式測力顯示器。R 是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變化而改變，其關(guān)系如表所示。C是一個用來保護顯示器的電容器。秤臺的重力忽略不計，試分析：(1)利用表中的數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式R＝________Ω。(2)若電容器的耐壓值為5 V，該電子秤的最大稱量值為______________N。(3)如果把電流計中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度________(選填“均勻”或“不均勻”)。

英語朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理粵教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

本章綜合與測試

版本： 粵教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

切換課文
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部