第5章 传感器 章末小结与质量评价（Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

　　　　　　　　　 电磁场与电磁波问题 [典例]　如图所示，歼-20隐形战斗机的横空出世，极大增强了我国的国防力量，其隐形的基本原理是机身通过特殊的结构或者涂料，使得侦测雷达发出的电磁波出现漫反射，或被涂料吸收，从而避过雷达的侦测。已知目前雷达发射的电磁波频率在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列说法正确的是(　 ) A．隐形战斗机具有“隐身”的功能，是巧妙地利用了雷达波的衍射能力 B．雷达发射的电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间 D．雷达发射的电磁波可能是纵波也可能是横波 [解析]　由题干可知A错误；雷达发射的电磁波是由周期性变化的电场或者磁场产生的，恒定不变的电场或磁场不能产生电磁波，B错误；雷达发射的电磁波频率在200 MHz至1 000 MHz的范围内，根据公式c＝λf知，当f1＝200 MHz时，λ1＝＝ m＝1.5 m，当f2＝1 000 MHz时，λ2＝＝ m＝0.3 m，故雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m至1.5 m之间，C正确；电磁波都是横波，D错误。 [答案]　C [融会贯通] 电磁波的特点以及与机械波的区别 1．相同点 (1)都有波的一切特性，如：都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象。 (2)波速、波长、频率之间具有同样的关系，即v＝λf。 2．不同点 (1)产生机理不同，机械波是由机械振动产生的；电磁波是由周期性变化的电磁场产生的。 (2)介质对传播速度的影响不同。 ①机械波的传播速度由介质决定。 ②电磁波在真空中传播速度相同，均为3×108 m/s。在同种介质中不同频率的电磁波传播速度不同，频率越大传播速度越小。 (3)机械波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播。 (4)电磁波是横波；机械波既有横波，也有纵波。 [对点训练] 1．如图所示是LC振荡电路及其中产生的振荡电流随时间变化的图像，电流的正方向规定为顺时针方向，则在t1到t2时间内，电容器C的极板上所带电量及其变化情况是(　 ) A．上极板带正电，且电场能逐渐增加 B．上极板带正电，且电场能逐渐减少 C．下极板带正电，且电场能逐渐增加 D．下极板带正电，且电场能逐渐减少 解析：选B　在t1到t2时间内，电流为负且增大，即逆时针增大，说明该过程是放电的过程，且负电荷正由下极板向上极板移动，由此可知上极板带正电，且其所带正电荷量逐渐减小，电场能逐渐减少，B正确。 2．雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波脉冲，遇到障碍物会发生反射，雷达在发射和接收电磁波时，荧光屏上分别会呈现出一个尖形波。某防空雷达发射相邻两次电磁波脉冲之间的时间间隔为Δt＝5×10－4 s，它跟踪一个匀速移动的目标的过程中，某时刻在监视屏上显示的雷达波形如图甲所示，30 s后在同一方向上监视屏上显示的雷达波形如图乙所示。已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间为10－4 s，电磁波在空气中的传播速度为3×108 m/s，则被监视目标的移动速度最接近(　 ) A．1 200 m/s　　　　　 B．900 m/s C．500 m/s D．300 m/s 解析：选C　已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为10－4 s，从题图甲中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即：t＝4×10－4 s利用公式可得刚开始相距：s1＝＝ m＝6×104 m；同理30 s后相距：s2＝＝ m＝4.5×104 m；移动速度：v＝＝ m/s＝500 m/s，C正确。 传感器及其敏感元件问题 [典例]　节能环保路灯采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能，用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强时(如白天)电阻几乎为0；照射光较弱时(如夜晚)电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，夜晚打开，电磁开关的内部结构如图所示：1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于等于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。 (1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，在下面虚线框中画出电路原理图。 光敏电阻R1，符号； 灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号； 保护电阻R2，符号； 电磁开关，符号； 蓄电池E，电压36 V，内阻很小； 开关S，导线若干。 (2)①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________V，保护电阻R2的阻值范围为________Ω。