第13章 交变电流 传感器 电磁波-第3节 传感器 电磁振荡与电磁波 课件—2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“传感器、电磁振荡与电磁波”三大高考核心考点，依据高考评价体系梳理了传感器应用、电磁振荡规律、电磁波性质及应用等考查要求，通过考点分类明确传感器电路分析占40%、电磁振荡周期计算占30%、电磁波谱辨析占30%的权重，归纳出“参数分析+动态电路”“图像判断+能量转化”“理论应用+实例辨析”等常考题型。 课件亮点在于“真题引领+素养融合”的备考设计，如以2025河南热敏电阻例题为载体，运用科学思维中的模型建构和科学推理，指导学生掌握传感器参数与电路电流的关联分析方法，电磁振荡结合i-t图像突破能量转化判断，电磁波通过谱线对比强化物质观念。特设“易错警示”和“答题模板”，助力学生高效掌握得分技巧，教师可据此精准定位复习重点，提升备考效率。

第13章 交变电流 传感器 电磁波 第3节 传感器 电磁振荡与电磁波 1 考点一 传感器简单应用 考点二 电磁振荡 考点三 电磁波 2 考点一 传感器简单应用 3 一、传感器及其工作原理 1.传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把 它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号 是电压、电流等______量，或转换为电路的______。把非电学量转换为电学量，可以 很方便地进行测量、______、处理和______。 电学 通断 传输 控制 4 2.传感器的核心元件 （1）敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 （2）转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成________的部分。 （3）信号调节与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 电信号 传感器应用的一般模式如图所示： 5 3.传感器的分类 工作原理 举例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应感知并 检测出待测对象信息 力传感器、磁传感器、 声传感器等 化学传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化 学物质的成分、浓度转换为电信号 离子传感器、气体传感 器等 生物传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测 定生物化学物质 酶传感器、微生物传感 器、细胞传感器等 6 二、常见敏感元件 1.光敏电阻 （1）特点：光照越强，电阻______。 （2）原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能 ____；随着光照的______，载流子增多，导电性______。 （3）作用：把__________这个光学量转换为______这个电学量。 越小 差 增强 变好 光照强弱 电阻 7 2.热敏电阻和金属热电阻 （1）热敏电阻:热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升 高电阻______，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。 减小 （2）金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而______， 这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为 某金属导线电阻的温度特性曲线。 增大 （3）作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数 热敏电阻器； 电阻值随温度上升而减小的是负温度系数 热敏电阻器。 8 3.电阻应变片 （1）电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体______这个力学量转换为______这个 电学量。 （2）电子秤的组成及敏感元件：由________和电阻________组成，敏感元件是________。 （3）电子秤的工作原理 形变 电阻 金属梁 应变片 应变片 9 三、霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件。一般用于电机中测定转子的转速， 如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等。 （1）霍尔元件的工作原理：、间通入恒定的电流 ，同时外加 与薄片垂直的磁场 时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向 着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使、 间出现电压 （如图所示）: （2）霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。 （3）霍尔电压：为薄片的厚度，为霍尔系数。其中与 成正比，所 以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 10 【视角1】　热敏电阻+测温仪 例1 (2025·河南)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题: 11 （1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　　(填“线性”或“非线性”)的。  非线性 [解析] 根据图1可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 12 （2）存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(填“a”或“b”)相连接。  a [解析]根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与下固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 13 （3）当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为　　　　Ω。  130.0 [解析]由图3可知电阻箱接入电路的阻值为100×1 Ω+10×3 Ω = 130.0 Ω 14 （4）若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为　　　　Ω。  210.0 [解析]根据（3）可知，当温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为180 Ω，电阻箱接入的电阻为130 Ω，当温度为100 ℃时，热敏电阻的阻值为100 Ω，要使得电流值I0不变，则在电流为I0时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为180 Ω+130.0 Ω−100 Ω = 210.0 Ω 15 【视角2】　光敏电阻+光控开关 例2 为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为:勒克斯(lx)。 16 （1）如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 lx时控制开关接通照明系统，则R1 = 　　　 kΩ。 10 [解析] 电阻R1和R0串联，有，U0 = 2 V，U1 = 3 V−2 V = 1 V，当照度为1.0 lx时，电阻R0 = 20 kΩ，则R1 = 10 kΩ。 17 （2）某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源(E = 3 V，内阻未知)，电阻箱(0~999 99 Ω)。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为　　　 kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为 　 kΩ(结果均保留3位有效数字)。  62.5 40.0 18 [解析] 题图丙所示电阻箱读数为R2 = 62.5 kΩ，题图丁所示电阻箱读数R2' = 22.5 kΩ，本题采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，则有R2 = R0'+R2'，所以R0' = 40.0 kΩ。 19 【视角3】　压敏电阻+压力测量仪 例3 某同学利用下列实验器材设计一个电路来研究某压敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。已知该电阻Rx的阻值变化范围为50~250 Ω。供选择的实验器材如下: A.电源E:电动势为3 V，内阻不计 B.电流表A1:量程为3 mA，内阻r1 = 10 Ω C.电流表A2:量程为30 mA，内阻r2约为1 Ω D.电阻箱R1:阻值范围0~9 999.9 Ω E.定值电阻R0:R0 = 50 Ω F.开关S、导线若干 20 （1）为了较准确地测量电阻Rx，某同学设计了如图甲所示的实验电路图，根据所设计的电路图，设电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，电阻箱的电阻为R1，则Rx的测量值为Rx = 　　　　　　。  [解析] 对局部电路分析，电阻Rx = ，其中Ux = I1(R1+r1)，Ix = I2−I1，得Rx的测量值为Rx = 。 （2）该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻Rx随所加压力F的Rx−F图像，如图乙所示，则由此图像可知，随压力F的增大，压敏电阻Rx的阻值　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  减小 [解析] 由题图乙可知，随压力F的增大，压敏电阻Rx的阻值减小。 21 （3）该同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3 V的理想电压表按如图丙所示电路改装成测量压力的仪表，已知电源E = 4 V，内阻不计，为了使改装后的压力表的量程为100 N，压力为100 N时对应电压表3 V的刻度，则定值电阻R应取R = 　　Ω，电压表2 V刻度对应压力表　　　N的刻度。  150 50 [解析] 由题图乙Rx = 250−F = 250−2F 由图丙，根据欧姆定律得 E = U+Rx = U+(250−2F) 当F = 100 N时，Rx = 50 Ω，此时电压表电压为3 V， 定值电阻的阻值为R = 150 Ω 将U = 2 V代入得F = 50 N。 22 考点二 电磁振荡 23 1.振荡电路：产生大小和方向都做________迅速变化的电流（即__________）的电路。 由电感线圈和电容 组成最简单的振荡电路，称为____振荡电路。 周期性 振荡电流 2.电磁振荡：在 振荡电路中，电容器不断地______和______，就会 使电容器极板上的电荷量、电路中的______、电容器内的电场强度 、 线圈内的_____________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。 充电 放电 电流 磁感应强度 24 3.电磁振荡中的能量变化 （1）放电过程中电容器储存的______能逐渐转化为线圈的______能。 （2）充电过程中线圈中的______能逐渐转化为电容器的______能。 （3）在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生________的转化。 4.电磁振荡的周期和频率 （1）周期 。 （2）频率 。 电场 磁场 磁场 电场 周期性 25 5.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 26 6.<m></m>振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流 向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电 场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时， 电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量 的变化趋势 判断 当电容器的带电荷量（电压、场强）增大或电流 （磁场 ）减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量 判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 27 【视角1】　LC振荡电路的i−t图像 例1 (2025·江苏)如图所示，将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是( ) A 28 [解析] 根据题意可知，将开关由a拨到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流。A图像正确:电容器开始放电，由于电容器上极板带正电，则电流为逆时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反向放电，电流为顺时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。 29 【视角2】　LC振荡电路的分析 例2 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t = 0时开关S打到b端，t = 0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t = 1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t = 1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 C 30 [解析] 以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下: t = 0.02 s时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为T = 0.04 s，故A错误；根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；1.01 s时，经过25T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 31 【视角3】　LC振荡电路的应用 例3 为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容C的值(L值已知)，从而测量储液罐内的液面高度。下列分析判断正确的是( ) 32 A.该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C.当装置使用过久，电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D.当储液罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小 √ [解析] 该装置适用于测量不导电液体的液面高度，A错误；该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关，则当装置使用过久，电源电动势减小时，振荡电路的周期和频率不变，则测量的液面高度和真实值相比不变，B正确，C错误；当储液罐内的液面高度降低时，根据C = ，εr减小，则C减小，根据f = ，可知所测到的LC回路中电流的振荡频率变大， D错误。 33 考点三 电磁波 34 1.麦克斯韦电磁场理论 35 2.电磁波 （1）电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成________。 （2）电磁波的传播不需要______，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播 速度______（都等于光速）。 （3）不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速______。 （4）____， 是电磁波的频率。 电磁波 介质 相同 越小 36 3.电磁波的发射 （1）发射条件：______电路和__________信号，所以要对传输信号进行调制。 （2）调制方式 ①调幅：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变。 ②调频：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变。 开放 高频振荡 振幅 频率 37 4.无线电波的接收 （1）当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率______时，接收电路中产生的振 荡电流______，这就是电谐振现象。 （2）使接收电路产生电谐振的过程叫作______，能够调谐的接收电路叫作______电路。 （3）从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作______。检波是 ______的逆过程，也叫作______。 相同 最强 调谐 调谐 检波 调制 解调 38 5.电磁波谱：按照电磁波的______大小或______高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁 波谱。 按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、________、紫外线、 射线、 射线。 波长 频率 可见光 39 电磁波谱 频率/ 特性 应用 递变规律 无线电波 波动性强，易发生衍 射 无线电技术 衍射能力 减弱，直 线传播能 力增强 红外线 热效应 红外遥感 可见光 引起视觉 照明、摄影 紫外线 化学效应、荧光效 应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 射线 穿透本领强 检查、医用透视 射线 穿透本领更强 工业探伤、医用 治疗 40 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生 射线 原子的内层电子受激发后产生 射线 原子核受激发后产生 7.对电磁波的两点说明 （1）不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、 衍射现象，波长越短，穿透能力越强。 （2）同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中 传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。 6.各种电磁波产生机理 8.电磁波与机械波的比较 比较项目 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场 产生 由质点（波源）的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波速 在真空中等于光速 （很大）， 在空气中不大（如声波波速在空气 中一般为 ） 是否需要介质 不需要介质（在真空中仍可 传播） 必须有介质（真空中不能传播） 能量传播 电磁能 机械能 42 【视角1】　麦克斯韦电磁场理论 例1 (多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的左图是表示变化的场，右图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( ) BC A. B. C. D. 43 [解析] 稳定的磁场不产生电场，故A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，故C正确，D错误。 44 【视角2】 电磁波谱 例2 关于电磁波谱，下列说法中正确的是( ) D A.红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 B.紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 C.X射线、γ射线频率较高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电效应 D.手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象 45 [解析] 有温度的物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，B错误；X射线、γ射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易发生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象，D正确。 46 【视角3】　电磁波的应用 例3 利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”地响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　) A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作 C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流 D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息 B 47 [解析] 读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，A错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生电谐振，IC卡才能有效工作，B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，C错误；由题意知，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，D错误。 48 $