第12章 交变电流 传感器 章末提升创新应用(11)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

章末提升创新应用(十一) 授课提示：对应学生用书第335页 新教材粤教版选择性必修第二册第五章第四节，利用智能手机中的磁传感器研究磁现象。 传感器的种类很多，作为一门知识密集型技术，它与许多学科有关：有的利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器；有的利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器；有的利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。在林林总总的传感器世界中，大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。例如，一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器(如图)，能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。 试题链接1　很多智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动，然后停止，手机记录的加速度a随时间t变化的图像如图所示，则(　　) A．t1时刻手机速度最大 B．t2时刻手机在最低点 C．t3时刻手受的压力最大 D．t4时刻手受的压力最小 解析：图像的面积表示速度变化，所以t2时刻手机速度最大，A错误；手机停止时，位置最低，所以t4时刻手机在最低点，B错误；根据牛顿第二定律，手机加速度向上并且加速度最大时，手给手机的作用力最大，即手受到的压力最大，由图可知，t3时刻手受的压力最大，C正确；根据牛顿第二定律，手机加速度向下并且加速度最大时，手给手机的作用力最小，即手受到的压力最小，由图可知，t1时刻手受的压力最小，D错误。 答案：C 试题链接2　同学们总是对身边的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针(电子罗盘)产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向的。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C到D方向的恒定电流I，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A、B之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是(　　) A．当C端朝着正西方向时，UAB>0 B．当C端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c，则A、B两表面的电势差增大 C．CD沿着竖直方向时，A、B两表面的电势差UAB一定为零 D．当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A、B两表面的电势差不断减小 解析：C端朝着正西方向，地磁场的方向是水平从南到北方向，根据左手定则，电子向A侧面偏转，A表面带负电，B表面带正电，所以B表面的电势高，则UAB<0，A错误；A、B间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，根据e＝evB地得 UAB＝cvB地，根据电流的微观解释I＝neSv＝nevbc，解得v＝，则UAB＝cvB地＝，与c无关，B错误；CD沿着竖直方向时，电流方向仍然和磁场方向垂直，电子受洛伦兹力，也会集聚在A、B两表面，UAB 不为零，C错误；当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，磁场的方向和电流的方向夹角逐渐减少，最后磁场的方向和电流的方向平行，不受洛伦兹力，没有电荷在两个极板上集聚，A、B两表面的电势差不断减小，D正确。 答案：D 高考链接3　(2021·山东卷)某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下： ①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化图像如图所示。 根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。 碰撞次序 1 2 3 4 5 6 7 碰撞时刻(s) 1.12 1.58 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47 根据实验数据，回答下列问题。 (1)利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为________ m(保留两位有效数字，当地重力加速度g＝9.80 m/s2)。 (2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬时速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的____________倍(用k表示)，第3次碰撞过程中k＝____________(保留两位有效数字)。 (3)由于存在空气阻力，第(1)问中计算的弹起高度________(选填“高于”或“低于”)实际弹起高度。 解析：(1)由表可知，第3次碰撞后，经过0.4 s发生第4次碰撞，根据竖直上抛运动的对称性，上升高度 h＝gt2＝×9.8×()2 m≈0.20 m。 (2)由Ek＝mv2，v2＝kv1，可得Ek2＝k2Ek1，则损失的动能ΔEk＝(1－k2)Ek1。 结合表中数据，第3次碰撞前后的速度分别为v＝gt＝0.21g，v