人教版高中物理選擇性必修第二冊第五章教學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料

人教版高中物理選擇性必修第二冊

第五章傳感器

第1節(jié)認(rèn)識傳感器

第2節(jié)常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

【素養(yǎng)目標(biāo)】

1.了解傳感器的概念，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義，感受傳感器在信

息時(shí)代的作用。

2.通過實(shí)驗(yàn)知道光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的工作原理、性能及作用。

【必備知識】

知識點(diǎn)一、認(rèn)識傳感器

1、傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的

規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件。

2、大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)制作的。

3、傳感器的分類

(1)根據(jù)被測量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器。

(2)根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電

式、磁電式等傳感器。

知識點(diǎn)二、常見的傳感器

1、光敏電阻

⑴特點(diǎn):光照越強(qiáng)，電阻越小。

(2)原因:無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。

⑶作用:把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

2、熱敏電阻和金屬熱電阻

氧化鎰熱敏電阻金屬熱電阻

電阻率隨溫度的升高而電阻率隨溫度的升高而

特點(diǎn)

減小增大

制作材料半導(dǎo)體金屬導(dǎo)體

自由電子和空穴等載流

導(dǎo)電原理自由電子的定向移動

子的定向移動

化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范

優(yōu)點(diǎn)靈敏度好

圍大

作用將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為目迪這個(gè)電學(xué)量

溫馨提示：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小。正溫度系數(shù)的熱敏電阻(PTC),其阻值

隨溫度的升高而增大，而負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC),其阻值隨溫度的升高而減小。若題目

中無特別說明，一般是指負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。

3、電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏原件。

4、電容式傳感器

電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間的距離d以及極板間的電介質(zhì)這三個(gè)因素。

如果某個(gè)物理量的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定

電容器的電容就可以確定這個(gè)物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。

5、霍爾元件

⑴構(gòu)造:很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作4個(gè)電極E、F、M、No

(2)霍爾電壓:如圖,E、尸間通入恒定電流/,同時(shí)外加與薄片垂直

TD

的磁場8,則M.N間出現(xiàn)霍爾電壓Un,U^k-a,

式中d為薄片的厚度。k為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。

(3)作用：能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。

【課堂檢測】

1.手機(jī)接收到來電信號時(shí)，指示燈發(fā)光并發(fā)出聲音(或振動)；撥打別人的手機(jī)，如對方接

收不到信號，會聽到“您撥打的用戶暫時(shí)無法接通”的提示.現(xiàn)用兩部手機(jī)、硬紙鞋盒和金

屬點(diǎn)心盒做“探究不同材料對接收電磁波的影響”實(shí)驗(yàn)：將一部手機(jī)先后放到鞋盒和點(diǎn)心盒

內(nèi)（蓋嚴(yán)盒蓋），再用另一部手機(jī)撥打盒內(nèi)手機(jī)，參見圖.在下列判斷盒內(nèi)手機(jī)能否接收到

信號的方法中，不可靠的是（）

A.聽是否有"暫時(shí)無法接通”的提示

B.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為振動，觸摸盒子感覺是否振動

C.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為響鈴，聽是否傳出聲音

D.在盒蓋上開一個(gè)小孔，看盒內(nèi)手機(jī)指示燈是否發(fā)光

【答案】D

【解析】A、聽是否有“暫時(shí)無法接通’’的提示，若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，

則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

B、接收到信號的手機(jī)的振動可以傳播到盒子表面，通過手的觸摸可以感覺到是否有有手機(jī)

的振動.若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以

此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

C、聲音也可以傳播到盒子表面，若有聲音傳出，若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，

則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

D、因?yàn)槿绻趦蓚€(gè)盒上都開一個(gè)小孔，就相當(dāng)于盒里盒外相通了，電磁波可以在空氣中傳

播，相當(dāng)于把手機(jī)放在沒有遮擋的地方.所以選項(xiàng)D是不可靠的；

本題選擇不可靠的選項(xiàng)，故選D.

【分析】此實(shí)驗(yàn)是“探究不同材料對接收電磁波的影響”，將蓋嚴(yán)盒蓋，它的用處就是要研

究不同材料的封閉環(huán)境對手機(jī)信號接收的影響，由此分析每個(gè)選項(xiàng)的正誤.

2.如圖所示，一束復(fù)色光以入射角i從玻璃界面MN射向空氣時(shí)分成a、b、c三束光，則下

列說法正確的是（）

A.在玻璃中傳播速度最大的是c光

B.三束光中，c光的光子能量最大

C.若用三束光分別照射某金屬板時(shí)均能發(fā)生光電效應(yīng)，則用a光照射該金屬板時(shí)逸出的光

電子最大初動能最大

D,若分別用三束光通過同一裝置做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，則c光的干涉條紋間距最大

【答案】B

【解析】A、傳播速度越大，這種光在介質(zhì)中的折射率越小，折射角越小，所以在玻璃中傳

播速度最大的是a光；錯(cuò)誤

B、三束光中，c光的光子頻率最高，根據(jù)E=力",c光的光子能量最大；正確

C、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光子能量越高逸出的光電子最大初動能最大，故用c

光照射該金屬板時(shí)逸出的光電子最大初動能最大；錯(cuò)誤

D、由光波波長越長，干涉條紋間距最大，故a光的干涉條紋間距最大；錯(cuò)誤

故選Bo

【素養(yǎng)作業(yè)】

1.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）

A.雷達(dá)使用X光來確定物體位置的設(shè)備

B.電磁波既可能是橫波，也可能是縱波

C,均勻變化的電場可以產(chǎn)生恒定的磁場

D.用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光

【答案】C

【解析】解：A、雷達(dá)是利用微波工作的；不是利用X光；故A錯(cuò)誤；

B、電磁波均為橫波；故B錯(cuò)誤；

C、均變化化的電場可以產(chǎn)生恒定的磁場；故C正確；

D、紅外線不具有熒光效應(yīng)；只有用紫外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)

出可見光；故D錯(cuò)誤；

故選：C.

【分析】明確電磁波的性質(zhì)，根據(jù)各電磁波的特點(diǎn)明確它們各自的應(yīng)用即可答題.

2.關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法不正確的是（）

A.一切動物、墻壁、地面、車輛、飛機(jī)等都在不停地發(fā)射紅外線

B.一切物體都能夠發(fā)射紫外線，如太陽、弧光燈發(fā)出的光中就包含紫外線

C.x射線能使包在黑紙里的照相底片感光

D.羅射線對人體正常細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用

【答案】B

【解析】A、一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，A不符合題意；

B、紫外線光子能量較高，如果原子處于較低的能級上，可能不能發(fā)射紫外線，B錯(cuò)誤，符

合題意；

C、x射線穿透性強(qiáng)，能使包在黑紙里的照相底片感光，C不符合題意；

D、Y射線光子的能量大，對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用，D不符合題意；

故答案為：B.

【分析】有溫度的物體都可以發(fā)射紅外線；紫外線的能量高不是所有物體都能發(fā)出；X射線

穿透性強(qiáng)所以容易使相片感光；y射線能量高所以對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用。

3.新冠病毒疫情已被我國有效控制。為了戰(zhàn)勝疫情，我們的志愿者在社區(qū)、機(jī)場等公共場所

不顧個(gè)人安危，為行人量體溫、查信息，嚴(yán)防死守，確保一方平安。志愿者使用的體溫探檢

器通過非接觸的方法感應(yīng)人體的體溫以此來排查新型冠狀病毒的疑似感染病例。請問這種體

溫探檢器是利用了哪種電磁波的特性（）

A,紅外線B.紫外線C.X射

線D.丫射線

【答案】A

【解析】體溫探檢器是利用了紅外線的輻射原理，A符合題意BCD不符合題意。

故答案為：

Ao

【分析】人并不能看到所有的光，只能觀察到波長大約在400nm-700nm范圍內(nèi)的光，波長

為1mm的光并不在此范圍內(nèi)，故看不到。

4.下列關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，說法正確的是（）

A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用來在醫(yī)學(xué)上做透視人體

B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康

C.電磁波中頻率最大的是丫射線，最容易用來觀察衍射現(xiàn)象

D.紫外線和X射線都可以使照像底片感光

【答案】D

【解析】電磁波具有能量，紫外線和X射線都能使底片感光。紅外線穿透本領(lǐng)很小，不能

用來透視人體，過強(qiáng)的紫外線照射人體時(shí)有害健康，Y射線波長最短最不易衍射。

D符合題意。

故答案為：D

【分析】過強(qiáng)的紫外線照射會傷害人的皮膚；紅外線穿透能力小不能透視人體；丫射線的波

長最小不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。

5.按頻率由小到大，下列電磁波譜排列順序正確的是（）

A.紅外線、無線電波、紫外線、可見光、丫射線、X射線

B.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線

C.y射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波

D.無線電波、紫外線、可見光、紅外線、X射線、丫射線

【答案】B

【解析】波長越長、頻率越小，比可見光頻率小，按照波長逐漸變小，即頻率逐漸變大的順

序，電磁波譜可大致分為：無線電波，紅外線，可見光，紫外線，X射線，y射線（伽馬

射線）O

故答案為：Bo

【分析】按照電磁波頻率逐漸增大的順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、

Y射線。

6.測溫是防控新冠肺炎的重要環(huán)節(jié)。額溫槍是通過傳感器接收人體輻射的紅外線，對人體測

溫的。下列說法正確的是（）

A.紅外線是波長比紫外線短的電磁波B.紅外線可以用來殺菌消毒

C.體溫越高，人體輻射的紅外線越強(qiáng)D.紅外線在真空中的傳播速度比紫外

線的大

【答案】C

【解析】A.由電磁波譜可知，紅外線是波長比紫外線長的電磁波，A不符合題意；

B.紫外線可用于殺菌消毒，紅外線具有熱效應(yīng)，B不符合題意；

C.體溫越高的人體發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，C符合題意；

D.紫外線和紅外線都是不可見光，在真空中的傳播速度相同都等于3乂10琳/5,D不符合題

意。

故答案為：Co

【分析】對于黑體輻射，溫度越高，輻射強(qiáng)度也會增加，同時(shí)輻射的頻率會增加，對應(yīng)的波

長會減小。

7.關(guān)于紅光和紫光，下列說法正確的是（）

A.紅光的頻率大于紫光的頻率

B.在同一種玻璃中紅光的速度小于紫光的速度

C.用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光的干涉條紋間距大于紫光的干涉條紋間距

D.當(dāng)紅光和紫光以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光也一

定能發(fā)生全反射

【答案】C

【解析】A、紅光的頻率小于紫光的頻率.A不符合題意；

B、紅光的頻率小，折射率小，根據(jù)v=；知，紅光在玻璃磚傳播的速度大.B不符合題意；

C、紅光的波長長，通過雙縫干涉條紋的間距公式=2入得，紅光的干涉條紋間距大于

紫光的干涉條紋間距.C符合題意；

D、根據(jù)sinC=］知，紫光的頻率大，則臨界角小，紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光不會

發(fā)生全反射.D不符合題意.

故答案為：C.

【分析】紅光的頻率小于紫光；利用折射率和頻率的大小可以比較光速的大?。挥捎诩t光波

長大所以條紋間隔也大；利用折射定律可以判別紫光比紅光更容易發(fā)生全反射。

8.對下列圖片解釋正確的是（）

申.內(nèi)窺渣Z.雷達(dá)丙.彩色肥皂泡丁.微波爐

A.內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種醫(yī)療設(shè)備

B.雷達(dá)是利用電磁波中的長波來測定物體位置的無線電設(shè)備

C.肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是光的折射現(xiàn)象

D.微波爐是利用微波使食物中的水分子熱運(yùn)動加劇，溫度升低

【答案】A

【解析】A、光線在內(nèi)窺鏡中發(fā)生全射性，故內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種醫(yī)療

設(shè)備；故A正確；

B、雷達(dá)是利用電磁波中的微波來測定物體位置的；故B錯(cuò)誤；

C、肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(xiàn)象；故C錯(cuò)誤；

D、微波爐是利用微波的頻率與食物中的水分子固有頻率相同，從而水分子熱運(yùn)動加劇，溫

度升高；故D正確；

故選：A.

【分析】光在光導(dǎo)纖維中的傳輸利用了全反射；它在醫(yī)學(xué)及信息傳輸中有重要的應(yīng)用；

雷達(dá)是利用微波進(jìn)行定位的裝置；肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象；水和微波的頻

率比較接近，故可以使食物分子振蕩發(fā)熱.

第五章傳感器

第1節(jié)認(rèn)識傳感器

第2節(jié)常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

【素養(yǎng)目標(biāo)】

2.了解傳感器的概念，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義，感受傳感器在信

息時(shí)代的作用。

2.通過實(shí)驗(yàn)知道光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的工作原理、性能及作用。

【必備知識】

知識點(diǎn)一、認(rèn)識傳感器

1、傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的

規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件。

2、大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)制作的。

3、傳感器的分類

(1)根據(jù)被測量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器。

(2)根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電

式、磁電式等傳感器。

知識點(diǎn)二、常見的傳感器

1、光敏電阻

⑴特點(diǎn):光照越強(qiáng)，電阻越小。

(2)原因:無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。

⑶作用:把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

2、熱敏電阻和金屬熱電阻

氧化鎰熱敏電阻金屬熱電阻

電阻率隨溫度的升高而電阻率隨溫度的升高而

特點(diǎn)

減小增大

制作材料半導(dǎo)體金屬導(dǎo)體

自由電子和空穴等載流

導(dǎo)電原理自由電子的定向移動

子的定向移動

化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范

優(yōu)點(diǎn)靈敏度好

圍大

作用將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量

溫馨提示：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小。正溫度系數(shù)的熱敏電阻(PTC),其阻值

隨溫度的升高而增大，而負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC),其阻值隨溫度的升高而減小。若題目

中無特別說明，一般是指負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。

5、電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏原件。

6、電容式傳感器

電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間的距離d以及極板間的電介質(zhì)這三個(gè)因素。

如果某個(gè)物理量的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定

電容器的電容就可以確定這個(gè)物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。

5、霍爾元件

(1)構(gòu)造:很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作4個(gè)電極E、F、M、N?

(2)霍爾電壓:如圖,E、尸間通入恒定電流/,同時(shí)外加與薄片垂直

TD

的磁場房則M.N間出現(xiàn)霍爾電壓UH,UH=/C二a，

式中d為薄片的厚度北為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。

(3)作用：能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。

【課堂檢測】

1.手機(jī)接收到來電信號時(shí)，指示燈發(fā)光并發(fā)出聲音（或振動）；撥打別人的手機(jī)，如對方接

收不到信號，會聽到“您撥打的用戶暫時(shí)無法接通”的提示.現(xiàn)用兩部手機(jī)、硬紙鞋盒和金

屬點(diǎn)心盒做“探究不同材料對接收電磁波的影響”實(shí)驗(yàn)：將一部手機(jī)先后放到鞋盒和點(diǎn)心盒

內(nèi)（蓋嚴(yán)盒蓋），再用另一部手機(jī)撥打盒內(nèi)手機(jī)，參見圖.在下列判斷盒內(nèi)手機(jī)能否接收到

信號的方法中，不可靠的是（）

A.聽是否有"暫時(shí)無法接通”的提示

B.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為振動，觸摸盒子感覺是否振動

C.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為響鈴，聽是否傳出聲音

D.在盒蓋上開一個(gè)小孔，看盒內(nèi)手機(jī)指示燈是否發(fā)光

【答案】D

【解析】A、聽是否有“暫時(shí)無法接通”的提示，若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，

則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

B、接收到信號的手機(jī)的振動可以傳播到盒子表面，通過手的觸摸可以感覺到是否有有手機(jī)

的振動.若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以

此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

C、聲音也可以傳播到盒子表面，若有聲音傳出，若有則說明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號，否則，

則說明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號.所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；

D、因?yàn)槿绻趦蓚€(gè)盒上都開一個(gè)小孔，就相當(dāng)于盒里盒外相通了，電磁波可以在空氣中傳

播，相當(dāng)于把手機(jī)放在沒有遮擋的地方.所以選項(xiàng)D是不可靠的；

本題選擇不可靠的選項(xiàng)，故選D.

【分析】此實(shí)驗(yàn)是“探究不同材料對接收電磁波的影響”，將蓋嚴(yán)盒蓋，它的用處就是要研

究不同材料的封閉環(huán)境對手機(jī)信號接收的影響，由此分析每個(gè)選項(xiàng)的正誤.

2.如圖所示，一束復(fù)色光以入射角i從玻璃界面MN射向空氣時(shí)分成a、b、c三束光，則下

列說法正確的是（）

A.在玻璃中傳播速度最大的是c光

B.三束光中，c光的光子能量最大

C.若用三束光分別照射某金屬板時(shí)均能發(fā)生光電效應(yīng)，則用a光照射該金屬板時(shí)逸出的光

電子最大初動能最大

D,若分別用三束光通過同一裝置做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，則c光的干涉條紋間距最大

【答案】B

【解析】A、傳播速度越大，這種光在介質(zhì)中的折射率越小，折射角越小，所以在玻璃中傳

播速度最大的是a光；錯(cuò)誤

B、三束光中，c光的光子頻率最高，根據(jù)E=/U,c光的光子能量最大；正確

C、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光子能量越高逸出的光電子最大初動能最大，故用c

光照射該金屬板時(shí)逸出的光電子最大初動能最大；錯(cuò)誤

D、由=光波波長越長，干涉條紋間距最大，故a光的干涉條紋間距最大；錯(cuò)誤

故選Bo

【素養(yǎng)作業(yè)】

1.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）

A,雷達(dá)使用X光來確定物體位置的設(shè)備

B.電磁波既可能是橫波，也可能是縱波

C,均勻變化的電場可以產(chǎn)生恒定的磁場

D.用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光

【答案】C

【解析】解：A、雷達(dá)是利用微波工作的；不是利用X光；故A錯(cuò)誤；

B、電磁波均為橫波；故B錯(cuò)誤；

C、均變化化的電場可以產(chǎn)生恒定的磁場，?故C正確；

D、紅外線不具有熒光效應(yīng)；只有用紫外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)

出可見光；故D錯(cuò)誤；

故選：C.

【分析】明確電磁波的性質(zhì)，根據(jù)各電磁波的特點(diǎn)明確它們各自的應(yīng)用即可答題.

2.關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法不正確的是（）

A.一切動物、墻壁、地面、車輛、飛機(jī)等都在不停地發(fā)射紅外線

B.一切物體都能夠發(fā)射紫外線，如太陽、弧光燈發(fā)出的光中就包含紫外線

C.x射線能使包在黑紙里的照相底片感光

D.第射線對人體正常細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用

【答案】B

【解析】A、一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，A不符合題意；

B、紫外線光子能量較高，如果原子處于較低的能級上，可能不能發(fā)射紫外線，B錯(cuò)誤，符

合題意；

C、x射線穿透性強(qiáng)，能使包在黑紙里的照相底片感光，C不符合題意；

D、Y射線光子的能量大，對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用，D不符合題意；

故答案為：B.

【分析】有溫度的物體都可以發(fā)射紅外線；紫外線的能量高不是所有物體都能發(fā)出；X射線

穿透性強(qiáng)所以容易使相片感光；y射線能量高所以對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用。

3.新冠病毒疫情已被我國有效控制。為了戰(zhàn)勝疫情，我們的志愿者在社區(qū)、機(jī)場等公共場所

不顧個(gè)人安危，為行人量體溫、查信息，嚴(yán)防死守，確保一方平安。志愿者使用的體溫探檢

器通過非接觸的方法感應(yīng)人體的體溫以此來排查新型冠狀病毒的疑似感染病例。請問這種體

溫探檢器是利用了哪種電磁波的特性（）

A.紅外線B.紫外線C.X射

線D.丫射線

【答案】A

【解析】體溫探檢器是利用了紅外線的輻射原理，A符合題意BCD不符合題意。

故答案為：A。

【分析】人并不能看到所有的光，只能觀察到波長大約在400nm-700nm范圍內(nèi)的光，波長

為1mm的光并不在此范圍內(nèi)，故看不到。

4.下列關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，說法正確的是（）

A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用來在醫(yī)學(xué)上做透視人體

B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康

C.電磁波中頻率最大的是丫射線，最容易用來觀察衍射現(xiàn)象

D.紫外線和X射線都可以使照像底片感光

【答案】D

【解析】電磁波具有能量，紫外線和X射線都能使底片感光。紅外線穿透本領(lǐng)很小，不能

用來透視人體，過強(qiáng)的紫外線照射人體時(shí)有害健康，Y射線波長最短最不易衍射。

D符合題意。

故答案為：D

【分析】過強(qiáng)的紫外線照射會傷害人的皮膚；紅外線穿透能力小不能透視人體；丫射線的波

長最小不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。

5.按頻率由小到大，下列電磁波譜排列順序正確的是（）

A.紅外線、無線電波、紫外線、可見光、丫射線、X射線

B.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線

C.y射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波

D.無線電波、紫外線、可見光、紅外線、X射線、丫射線

【答案】B

【解析】波長越長、頻率越小，比可見光頻率小，按照波長逐漸變小，即頻率逐漸變大的順

序，電磁波譜可大致分為：無線電波，紅外線，可見光，紫外線，X射線，Y射線（伽馬

射線）O

故答案為：

Bo

【分析】按照電磁波頻率逐漸增大的順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、

丫射線。

6.測溫是防控新冠肺炎的重要環(huán)節(jié)。額溫槍是通過傳感器接收人體輻射的紅外線，對人體測

溫的。下列說法正確的是（）

A.紅外線是波長比紫外線短的電磁波B.紅外線可以用來殺菌消毒

C.體溫越高，人體輻射的紅外線越強(qiáng)D.紅外線在真空中的傳播速度比紫外

線的大

【答案】C

【解析】A.由電磁波譜可知，紅外線是波長比紫外線長的電磁波，A不符合題意；

B.紫外線可用于殺菌消毒，紅外線具有熱效應(yīng)，B不符合題意；

C.體溫越高的人體發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，C符合題意；

D.紫外線和紅外線都是不可見光，在真空中的傳播速度相同都等于3xl（fm/s,D不符合題

意。

故答案為：

Co

【分析】對于黑體輻射，溫度越高，輻射強(qiáng)度也會增加，同時(shí)輻射的頻率會增加，對應(yīng)的波

長會減小。

7.關(guān)于紅光和紫光，下列說法正確的是（）

A.紅光的頻率大于紫光的頻率

B.在同一種玻璃中紅光的速度小于紫光的速度

C.用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光的干涉條紋間距大于紫光的干涉條紋間距

D.當(dāng)紅光和紫光以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光也一

定能發(fā)生全反射

【答案】C

【解析】A、紅光的頻率小于紫光的頻率.A不符合題意；

B、紅光的頻率小，折射率小，根據(jù)v=；知，紅光在玻璃磚傳播的速度大.B不符合題意；

C、紅光的波長長，通過雙縫干涉條紋的間距公式入得，紅光的干涉條紋間距大于

紫光的干涉條紋間距.C符合題意；

D、根據(jù)sinC=］知，紫光的頻率大，則臨界角小，紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光不會

發(fā)生全反射.D不符合題意.

故答案為：C.

【分析】紅光的頻率小于紫光；利用折射率和頻率的大小可以比較光速的大小；由于紅光波

長大所以條紋間隔也大；利用折射定律可以判別紫光比紅光更容易發(fā)生全反射。

8.對下列圖片解釋正確的是（）

甲.內(nèi)存演乙.雷達(dá)丙.彩色肥皂泡丁.微波爐

A.內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種醫(yī)療設(shè)備

B.雷達(dá)是利用電磁波中的長波來測定物體位置的無線電設(shè)備

C.肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是光的折射現(xiàn)象

D.微波爐是利用微波使食物中的水分子熱運(yùn)動加劇，溫度升低

【答案】A

【解析】A、光線在內(nèi)窺鏡中發(fā)生全射性，故內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種醫(yī)療

設(shè)備；故A正確；

B、雷達(dá)是利用電磁波中的微波來測定物體位置的；故B錯(cuò)誤；

C、肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(xiàn)象；故C錯(cuò)誤；

D、微波爐是利用微波的頻率與食物中的水分子固有頻率相同，從而水分子熱運(yùn)動加劇，溫

度升高；故D正確；

故選：A.

【分析】光在光導(dǎo)纖維中的傳輸利用了全反射；它在醫(yī)學(xué)及信息傳輸中有重要的應(yīng)用；

雷達(dá)是利用微波進(jìn)行定位的裝置，?肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象；水和微波的頻

率比較接近，故可以使食物分子振蕩發(fā)熱

第五章傳感器

第3節(jié)利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

【素養(yǎng)目標(biāo)】

1.了解門窗防盜報(bào)警裝置，會組裝門窗防盜報(bào)警裝置。

2.了解光控開關(guān)電路及控制原理，會組裝光控開關(guān)。

【必備知識】

知識準(zhǔn)備

⑴普通二極管和發(fā)光二極管

①都具有單向?qū)щ娦浴?/p>

②發(fā)光二極管除了具有普通二極管的單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時(shí)還能發(fā)光，它小巧玲瓏顏色鮮艷,

又很省電，許多家用電器上都用發(fā)光二極管作指示燈。

⑵門電路

①對于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為“0”，則輸出端一定是“0”,只有當(dāng)所有輸入都為"1"

時(shí)，輸出才是"1"o

②對于或門電路只要有一個(gè)輸入端輸入為“1”，則輸出一定是丁只有當(dāng)所有輸入都為“0”

時(shí)，輸出才是“0”。

③非門電路中，當(dāng)輸入為“0”時(shí)，輸出總是“I”，當(dāng)輸入為“I”時(shí)，輸出反而是“0”。非門電

路也稱反相器。

⑶斯密特觸發(fā)器

斯密特觸發(fā)器性能特別，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值(1.6V)時(shí),輸出端Y會

突然從高電平跳到低電平(0.25V),而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候(0.8V),Y會從

低電平跳到高電平。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號，而這

正是進(jìn)行光控所需要的。

⑷邏輯電路的高低電平

在邏輯電路中，常把電勢的高低叫作電平的高低，“輸出低電平”的意義是輸出端處于低電勢

的狀態(tài)。斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，常用符號TZF—表示。

知識點(diǎn)一、門窗防盜報(bào)警裝置

1.電路如圖所示。

2.工作原理：閉合電路開關(guān)S,系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當(dāng)門窗緊閉時(shí)，磁體M靠近干簧管SA,

干簧管兩個(gè)簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K,使繼電器工作。繼電器的動觸點(diǎn)c與常開

觸點(diǎn)a接通，發(fā)光二極管LED發(fā)光，顯示電路處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)門窗開啟時(shí)，磁體離

開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電。繼電器的動觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)匕接通，蜂鳴器

”發(fā)聲報(bào)警。干簧管在電路中起傳感器和控制開關(guān)的作用，繼電器則相當(dāng)于一個(gè)自動的雙向

開關(guān)。

3.實(shí)驗(yàn)器材

干簧管、繼電器、發(fā)光二極管LED、蜂鳴器H、電源、導(dǎo)線若干、開關(guān)、電阻。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

⑴連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，觀察簧

片能否正常動作。

(2)確定各元件可以正常工作后，按照圖所示連接電路。

⑶接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

知識點(diǎn)二、光控開關(guān)

⑴實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光控開關(guān)的工作原理練習(xí)用傳感器制作自動控制設(shè)備。

(2)實(shí)驗(yàn)器材:斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、繼電器、燈泡(6V,0.3A)、可變電阻R1(最

大阻值51k。)、電阻R2(330Q)、光敏電阻、集成電路實(shí)驗(yàn)板、直流電源(5V)、導(dǎo)線若干、

黑紙。

⑶實(shí)驗(yàn)電路(如圖所示)：

⑷工作原理：

甲圖(二極管光控電路):白天，光照強(qiáng)度較大時(shí)，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入

端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通;傍晚,當(dāng)光照強(qiáng)度小到一定

程度時(shí),RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6V,輸出端Y突然從

高電平跳到低電平,則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了）這樣就達(dá)到了使路燈天亮

自動熄滅、天暗自動開啟的目的。

乙圖（路燈光控電路）:天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小,斯密特觸發(fā)器輸入端A電壓較低，則輸

出端Y輸出高電平,線圈中無電流，工作電路不通;天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)

器輸入端A電勢升高，當(dāng)升高到一定值,輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈,

電磁繼電器工作,接通工作電路，使路燈自動開啟;天亮后,RG阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端A

電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端丫突然由低電平跳到高電平，則線圈中不再有電流,則電磁

繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅。

⑸實(shí)驗(yàn)步驟：

①按照實(shí)驗(yàn)電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。

②檢查各元件的連接確保無誤。

③接通電源，調(diào)節(jié)電阻RL使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件下不亮。

④用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。

⑤逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。

【點(diǎn)睛】

一、電磁繼電器的工作原理

由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用電磁繼電器來啟閉工作

電路，如圖所示。其中圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器J,D為動觸點(diǎn),E為靜觸點(diǎn)。當(dāng)線圈A中

通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運(yùn)動，從而帶動動觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路

接通;當(dāng)線圈A中電流為0時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點(diǎn)D與E分

離啟動切斷工作電路。

在控制電路中并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時(shí)線圈中的自感電動勢損壞

集成電路。二極管的存在可以提供自感電流的通路。

二、自動控制電路的分析與設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)自動控制電路時(shí)一般按照以下的思路進(jìn)行。

⑴根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路

控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻（或熱敏電阻等其他敏感元件）、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成;

工作電路由電源、用電器（燈泡、電熱絲或其他用電器）、導(dǎo)線等組成。這兩個(gè)電路相互獨(dú)立,

又通過電磁繼電器相關(guān)聯(lián)，電磁繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)。

（2）分析自控電路的合理性

電路設(shè)計(jì)完成后，要對它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?，檢查工作

電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求。例如，自控路燈電路的設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路,

使路燈熄滅晚上接通工作電路，使路燈點(diǎn)亮發(fā)光。

【課堂檢測】

L霍爾元件是磁傳感器，是實(shí)際生活中的重要元件之一。如圖所示為長度一定的霍爾元件，

在該元件中通有方向從E到F的恒定電流I,現(xiàn)在空間加一豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為B,其中元件中的載流子為帶負(fù)電的電荷。則下列說法正確的是（）

A.該元件能把電學(xué)量轉(zhuǎn)化為磁學(xué)量

B.左表面的電勢高于右表面

C.如果用該元件測赤道處的磁場，應(yīng)保持平面呈水平狀態(tài)

D.如果在霍爾元件中的電流大小不變，則左右表面的電勢差與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比

【答案】D

【解析】A.霍爾元件能夠把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，A不符合題意；

B.由于元件中的載流子為帶負(fù)電的電荷，則負(fù)電荷的運(yùn)動方向由F到E,由左手定則可知

負(fù)B.電荷向左表面偏轉(zhuǎn)，則右表面的電勢高，B不符合題意；

C,如果用該元件測赤道處的磁場，由于地磁場與水平面平行，因此如果霍爾元件的平面保

持水平，則無電壓產(chǎn)生，C不符合題意；

D.根據(jù)qvB=q（

得U=Bdv

由電流的微觀定義式/=nqSv

（n是單位體積內(nèi)的導(dǎo)電粒子數(shù)，q是單個(gè)導(dǎo)電粒子所帶的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v

是導(dǎo)電粒子運(yùn)動的速度）

整理得”工

聯(lián)立解得U=襄

nqS

可知保持電流不變，則左右表面的電勢差與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，D符合題意。

故答案為：Do

【分析】霍爾元件時(shí)利用洛倫茲力使粒子偏轉(zhuǎn)，使極板帶電產(chǎn)生電勢差，實(shí)現(xiàn)把磁學(xué)量轉(zhuǎn)化

為電學(xué)量；利用左手定則可以判別電子的偏轉(zhuǎn)進(jìn)而判別電勢的高低；利用洛倫茲力和電場力

相等可以求出電勢差的大小；結(jié)合電流的微觀表達(dá)式可以判別電勢差和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系；

利用地磁場的方向可以判別其霍爾元件的平面擺放方向。

2.利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。自行車速度計(jì)就是利

用霍爾元件工作的，在自行車的前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一周，磁鐵就靠近霍爾傳感

器一次產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓，測出某段時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)，就可以得出自行車的速度。若自行車前

輪的半徑為R,磁鐵到軸的距離為r,下列說法正確的是（）

甲乙

A.若霍爾元件材料使用的是鋅（載流子帶正電），通入如圖甲所示的虛線方向電流后，C

端電勢高于D端電勢

B.當(dāng)磁鐵從如圖所示的位置逐漸靠近霍爾傳感器的過程中，

C.D間的電勢差越來越大

C.若自行車騎行過程中單位時(shí)間測得的脈沖數(shù)為N,則此時(shí)騎行速度為2nnNr

D.由于前輪漏氣，導(dǎo)致前輪實(shí)際半徑比錄入到速度計(jì)中的參數(shù)小，則速度計(jì)測得的騎行速

度偏小

【答案】B

【解析】A.若霍爾元件材料使用的是鋅，霍爾元件的電流I是由正電荷定向運(yùn)動形成的，

根據(jù)左手定則，則正電荷偏向D端，因此C端電勢低于D端電勢。A不符合題意；

B.根據(jù)公式Bqu*q

UH-Bdv

由電流的微觀表達(dá)式/=nqsv

v=---

nqs

聯(lián)立可得明=券=懸

可知磁鐵從如圖乙所示的位置逐漸靠近霍爾傳感器的過程中，磁場越來越強(qiáng)，C、D間的電

勢差也越來越大。B符合題意；

C.根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)N,可求得車輪轉(zhuǎn)動周期7=（

從而求得車輪的角速度3=2nN

最后由線速度公式，結(jié)合車輪半徑R,即可求解車輪的速度大小u=2nNR

C不符合題意；

D.若前輪漏氣，導(dǎo)致前輪半徑比錄入到速度計(jì)中的參數(shù)偏小，那么單位時(shí)間測得的脈沖數(shù)

會增多，則速度計(jì)測得的騎行速度偏大，D不符合題意。

故答案為：

Bo

【分析】利用左手定則可以判別電勢的高低；利用洛倫茲力和電場力相等及電流的表達(dá)式可

以求出電勢差的表達(dá)式；利用周期公式可以求出角速度的大小，結(jié)合半徑可以求出車輪的速

度大小；利用測量半徑偏大所以其速度及測得的騎行速度偏大。

【素養(yǎng)作業(yè)】

L電子秤使用的是（）

A.超聲波傳感器B.溫度傳感器C.壓力傳感器

D.光傳感器

【答案】C

【解析】根據(jù)電子秤的工作原理，可知當(dāng)電子秤受到壓力的作用時(shí)，會顯示相應(yīng)的大小，故

使用的是壓力傳感器，C符合題意；

故答案為：C.

【分析】電子秤受到壓力的作用時(shí)，會顯示相應(yīng)的壓力大小，故使用的是壓力傳感器。

2.類人型機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行

器”，在它碰到障礙物前會自動避讓并及時(shí)轉(zhuǎn)彎.下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確

的是（）

A,是力傳感器B.是光傳感器C.是溫度傳感器D.是

聲音傳感器

【答案】B

【解析】解：由圖可知，該傳感器可以作為機(jī)器人的眼睛，則說明它采用的應(yīng)是通過感光原

理而確定障礙物的；故應(yīng)為光傳感器；

故選：B.

【分析】根據(jù)題意明確該傳感器的作用，從而明確該傳感器屬于哪一種類型.

3.通常當(dāng)人走向銀行門口時(shí)，門就會自動打開，是因?yàn)殚T上安裝了下列那種傳感器（）

A.溫度傳感器B,壓力傳感器C.紅外線傳感

器D.聲音傳感器

【答案】C

【解析】解：人走向門口時(shí)，門會自動打開，是因?yàn)榘惭b了紅外線傳感器.從而能感知紅外

線，導(dǎo)致門被打開.

故選：C

【分析】一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外

線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的.

4.下列關(guān)于傳感器的說法中正確的是（）

A.金屬熱電阻是一種可以將電學(xué)量轉(zhuǎn)換為熱學(xué)量的傳感器

B.電飯鍋是通過壓力傳感器實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制

C.干簧管是一種能夠