第73課時電磁振蕩電磁波傳感器實驗十六：利用傳感器制作簡單的自動控制裝置目標(biāo)要求1.了解振蕩電路中電磁振蕩過程的能量轉(zhuǎn)化情況，掌握電磁振蕩的周期公式。2.理解麥克斯韋電磁場理論，了解電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、傳播和接收。3.掌握制作傳感器的常用元件：光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、電阻應(yīng)變片的基本特性及工作原理。4.能利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。考點一電磁振蕩1.振蕩電路：產(chǎn)生大小和方向都做迅速變化的電流(即)的電路。由電感線圈L和電容C組成最簡單的振蕩電路，稱為振蕩電路。

2.電磁振蕩：在LC振蕩電路中，電容器不斷地和，就會使電容器極板上的電荷量q、電路中的、電容器內(nèi)的電場強度E、線圈內(nèi)的發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。

3.電磁振蕩中的能量變化(1)放電過程中電容器儲存的能逐漸轉(zhuǎn)化為線圈的能。

(2)充電過程中線圈中的能逐漸轉(zhuǎn)化為電容器的能。

(3)在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能會發(fā)生的轉(zhuǎn)化。

4.電磁振蕩的周期和頻率(1)周期T＝。(2)頻率f＝12πLC5.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像1.LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，回路中電流最小。()2.LC振蕩電路中，回路中的電流最大時回路中的磁場能最大。()3.電磁振蕩的固有周期與電流的變化快慢有關(guān)。()例1(2024·黑龍江哈爾濱市模擬)如圖為理想LC振蕩電路工作中的某時刻，電容器兩極板間的電場強度E的方向與線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度的方向如圖所示，M是電路中的一點。下列說法中正確的是()A.電路中的磁場能在增大B.流過M點的電流方向向右C.電路中電流正在減小D.電容器所帶電荷量正在減小LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法根據(jù)電流流向判斷當(dāng)電流流向帶正電的極板時，電容器的電荷量增加，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時，電荷量減少，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，處于放電過程根據(jù)物理量的變化趨勢判斷當(dāng)電容器的帶電荷量q(電壓U、電場強度E)增大或電流i(磁感應(yīng)強度B)減小時，處于充電過程；反之，處于放電過程根據(jù)能量判斷電場能增加時充電，磁場能增加時放電例2某LC電路的振蕩頻率為520kHz，為能提高到1040kHz，以下說法正確的是()A.調(diào)節(jié)可變電容，使電容增大為原來的4倍B.調(diào)節(jié)可變電容，使電容減小為原來的1C.調(diào)節(jié)電感線圈，使線圈電感增加到原來的4倍D.調(diào)節(jié)電感線圈，使線圈電感變?yōu)樵瓉淼?考點二電磁波的特點及應(yīng)用1.麥克斯韋電磁場理論2.電磁波(1)電磁場在空間由近及遠地向周圍傳播，形成。

(2)電磁波的傳播(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)。在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同，都等于。在同一介質(zhì)中不同頻率的電磁波傳播速度是的，頻率越高，波速。

(3)v＝，f是電磁波的頻率。

3.無線電波的發(fā)射(1)發(fā)射條件：電路和信號，所以要對傳輸信號進行調(diào)制。

(2)調(diào)制方式①調(diào)幅：使高頻電磁波的隨信號的強弱而改變。

②調(diào)頻：使高頻電磁波的隨信號的強弱而改變。

4.無線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的無線電波的頻率時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這就是電諧振現(xiàn)象。

(2)使接收電路產(chǎn)生的過程叫作調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫作電路。

(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號中“檢”出調(diào)制信號的過程，叫作檢波。檢波是的逆過程，也叫作。

5.(1)電磁波譜：按照電磁波的大小或高低的順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、、紫外線、X射線、。(2)電磁波譜分類及應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>10－3波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強。不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越高，折射率越大，速度越小紅外線1011~101510－7~10－3熱效應(yīng)紅外遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線1015~101610－8~10－7化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線1016~101910－11~10－8穿透本領(lǐng)強檢查、醫(yī)用透視γ射線>1019<10－11穿透本領(lǐng)最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療1.振蕩電路的頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。()2.要將傳遞的聲音信號向遠距離發(fā)射，必須以高頻電磁波作為載波。()3.振蕩電路的電場和磁場必須集中到盡可能小的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。()4.只有接收電路發(fā)生電諧振時，接收電路中才有振蕩電流。()5.解調(diào)是調(diào)制的逆過程。()例3(2024·上海市模擬)以下關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是()A.電場和磁場總是同時存在的，統(tǒng)稱為電磁場B.電磁波是機械波，傳播需要介質(zhì)C.電磁波的傳播速度是3×108m/sD.電磁波可在真空中傳播例4(多選)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有()A.殺菌用的紫外燈B.拍胸片的X光機C.治療咽喉炎的超聲波霧化器D.檢查血流情況的“彩超”機考點三傳感器1.傳感器的工作原理：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出。通常轉(zhuǎn)換成的可用信號是電壓、電流等量，或轉(zhuǎn)換為電路的。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以很方便地進行測量、、處理和。

傳感器應(yīng)用的一般模式如圖所示：2.常見敏感元件(1)光敏電阻①特點：一般情況下，光照越強，電阻越小。②原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能；隨著光照的，載流子增多，導(dǎo)電性。

③作用：把這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個電學(xué)量。

(2)熱敏電阻和金屬熱電阻①熱敏電阻熱敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻，如圖甲所示為某一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性曲線。

②金屬熱電阻有些金屬的電阻率隨溫度的升高而，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。

③作用：熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。注意：在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。(3)電阻應(yīng)變片①作用：電阻應(yīng)變片能夠把物體這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個電學(xué)量。

②電子秤的組成及敏感元件：由和電阻組成，敏感元件是。

③電子秤的工作原理金屬梁自由端受力F?金屬梁發(fā)生彎曲?應(yīng)變片的電阻變化?兩應(yīng)變片上電壓的差值變化例5(2024·湖北黃岡市二模)電熨斗在達到設(shè)定溫度后就不再升溫，當(dāng)溫度降低時又會繼續(xù)加熱，使它與設(shè)定溫度差不多，在熨燙不同織物時，通過如圖所示雙金屬片溫度傳感器控制電路的通斷，從而自動調(diào)節(jié)溫度，雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬的熱膨脹系數(shù)。下列說法正確的是()A.溫度升高時，雙金屬片會向上彎曲B.調(diào)節(jié)“調(diào)溫旋鈕”，使螺釘微微上升，可以使設(shè)定溫度降低C.調(diào)節(jié)“調(diào)溫旋鈕”，使螺釘微微上升，可以使設(shè)定溫度升高D.適當(dāng)增加輸入電壓，可以使設(shè)定溫度升高例6(2024·浙江1月選考·16Ⅲ)在探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實驗中，測得熱敏電阻Rt在不同溫度時的阻值如下表：溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4電阻/(×102Ω)2201601006045302515某同學(xué)利用上述熱敏電阻Rt、電動勢E＝3V(內(nèi)阻不計)的電源、定值電阻R(阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ三種可供選擇)、控制開關(guān)和加熱系統(tǒng)，設(shè)計了A、B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于20℃，現(xiàn)要求將室內(nèi)溫度控制在20~28℃范圍，且1、2兩端電壓大于2V，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱，則應(yīng)選擇的電路是，定值電阻R的阻值應(yīng)選kΩ，1、2兩端的電壓小于V時，自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)(不考慮控制開關(guān)對電路的影響)。

例7(2024·河北卷·12)某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表(0~20V)、數(shù)字電流表(0~20mA)、滑動變阻器R(最大阻值50Ω，1.5A)、白熾燈、可調(diào)電阻R10~50kΩ、發(fā)光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開關(guān)和若干導(dǎo)線等。(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”電阻擋測量二極管的電阻。如圖甲所示，當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a位置(見圖乙)；對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(見圖乙)，由此判斷M端為二極管的(填“正極”或“負(fù)極”)。

(2)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性：①采用圖丙中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的、、接線柱(以上三空選填接線柱標(biāo)號“A”“B”“C”或“D”)。

②圖丁為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而(填“增大”或“減小”)。

(3)組裝光強報警器電路并測試其功能，圖戊為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當(dāng)b、e間電壓達到一定程度后，三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計的電路。組裝好光強報警器后，在測試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強達到報警值時，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報警器正常工作，應(yīng)(填“增大”或“減小”)可調(diào)電阻R1的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光。

答案精析考點一1.周期性振蕩電流LC2.充電放電電流i磁感應(yīng)強度B3.(1)電場磁場(2)磁場電場(3)周期性4.(1)2πLC判斷正誤1.×2.√3.×例1C[根據(jù)電容器極板間的電場方向可知上極板為正極板，由安培定則可知電路中電流方向為逆時針，所以該時刻電容器正在充電。電路中的電場能在增大，流過M點的電流方向向左，電路中電流正在減小，電容器所帶電荷量正在增大。故A、B、D錯誤，C正確。]例2B[由振蕩頻率公式f＝12πLC可知，要使頻率提高到原來的2倍，則可以減小電容使之變?yōu)樵瓉淼?4，或減小電感使之變?yōu)樵瓉淼?4，故B正確，A、C考點二2.(1)電磁波(2)不需要光速3×108m/s不同越小(3)λf3.(1)開放高頻振蕩(2)①振幅②頻率4.(1)相同(2)電諧振調(diào)諧(3)調(diào)制解調(diào)5.(1)波長頻率可見光γ射線判斷正誤1.√2.√3.×4.×5.√例3D[變化的電場與變化的磁場相互聯(lián)系，它們統(tǒng)稱為電磁場，選項A錯誤；電磁波不是機械波，傳播不需要介質(zhì)，選項B錯誤；電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，選項C錯誤；電磁波可在真空中傳播，選項D正確。]例4AB考點三1.電學(xué)通斷傳輸控制2.(1)②差增強變好③光照強弱電阻(2)①減小②增大(3)①形變電阻②金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片例5B[當(dāng)溫度升高時，雙金屬片向熱膨脹系數(shù)小的金屬發(fā)生彎曲，雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬的熱膨脹系數(shù)，所以溫度升高時，雙金屬片會向下彎曲，觸點斷開，故A錯誤；調(diào)節(jié)“調(diào)溫旋鈕”，使螺絲上移并推動彈性銅片上移，使雙金屬片只要稍向下彎曲，就能使觸點斷開，調(diào)節(jié)前后對比，雙金屬片向下彎曲程度要小一些，溫度要更低一些，故B正確，C錯誤；電壓不影響設(shè)定溫度，故D錯誤。]例6C31.8解析電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯(lián)，電壓不變，故不能實現(xiàn)電路的控制，故A錯誤；電路B，定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，定值電阻分到的電壓越小，無法實現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱，故B錯誤；電路C，定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，熱敏電阻分到的電壓越大，可以實現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱，故C正確；由熱敏電阻Rt在不同溫度時的阻值表可知，20℃的阻值為60×100Ω＝6kΩ，由題意可知U12＝RtRt＋RE＝6kΩ6kΩ＋R×3V＝2V，解得R＝3kΩ；28℃時關(guān)閉加熱系統(tǒng)，此時熱敏電阻阻值為4.5kΩ，此時1、2兩端的電壓U1