第12講電磁波、電磁振蕩和傳感器高考總復習優(yōu)化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025課程標準考點考情梳理浙江真題問題情境電磁波與電磁振蕩2020.1,T8振蕩電路2024.1,T14電磁波的理論知識傳感器2023.1,T14傳感器的應用2024.1,T16-Ⅲ探究熱敏電阻特性及其應用的實驗考點一電磁波與電磁振蕩統(tǒng)攬主干知識1.電磁振蕩的基本規(guī)律(1)放電過程:電容器的電荷量、電場都減小,線圈中的電流、磁場都增大,電場能轉化為磁場能。

(2)充電過程:電容器的電荷量、電場都增大,線圈中的電流、磁場都減小,磁場能轉化為電場能。

(3)電磁振蕩的周期和頻率(4)電磁振蕩的圖像

2.對電磁波的理解(1)定義:變化的電場和磁場在空間由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。(2)電磁波在空間傳播不需要介質。(3)真空中電磁波的速度為3.0×108m/s。(4)電磁波是橫波,滿足關系v=λf。(5)不同頻率的電磁波在同一介質中傳播,頻率越高,波速越小。3.電磁波譜的特性及應用

電磁波譜特性應用遞變規(guī)律頻率/Hz無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播波長減小頻率增大<3×1011紅外線熱效應紅外線遙感1011~1014可見光引起視覺照明等1014紫外線熒光效應,有較高的能量滅菌消毒、防偽1014~1016X射線穿透能力強醫(yī)用透視、安檢1016~1019γ射線穿透能力很強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療>1019研學選考命題(2020浙江1月選考)如圖所示,單刀雙擲開關S先打到a端讓電容器充滿電。t=0時開關S打到b端,t=0.02s時LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達到最大值。則(

)A.LC回路的周期為0.02sB.LC回路的電流最大時,電容器中電場能最大C.t=1.01s時,線圈中磁場能最大D.t=1.01s時,回路中電流沿順時針方向C【解析】

以順時針電流為正方向,LC電路中電流和電荷量變化的圖像如圖所示,t=0.02

s時,電容器下極板帶正電荷且電荷量最大,根據(jù)圖像可知周期為T=0.04

s,故A錯誤;根據(jù)圖像可知電流最大時,電容器中電荷量為零,電場能最小為零,故B錯誤;t=1.01

s時,經過25T,根據(jù)圖像可知此時電流最大,電流沿逆時針方向,說明電容器放電完畢,電場能全部轉化為磁場能,此時磁場能最大,故C正確,D錯誤。角度衍生練1.隨著科技的進步,越來越多的人使用藍牙耳機,手機與基站及耳機的通信如圖所示。若基站與手機、手機與耳機之間通信的電磁波分別為甲波、乙波,則下列說法正確的是(

)A.甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小B.真空中甲波的傳播速度比乙波的慢C.測量體溫時使用的測溫槍探測的是乙波D.真空中甲波比乙波更不容易繞過障礙物A【解析】

由圖可知甲、乙波的波長都比可見光的波長長,可知甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小,故A正確;所有頻率的電磁波在真空中的傳播速度都為3×108

m/s,故B錯誤;測量體溫時使用的測溫槍探測的是紅外線,而通信用的是無線電波,故C錯誤;波長越長的波越容易發(fā)生衍射,甲波的波長比乙波的長,所以真空中甲波比乙波更容易繞過障礙物,故D錯誤。2.我國科學家利用腦機接口技術幫助截癱患者實現(xiàn)意念控制體外儀器。植入患者顱骨內的微處理器,將意念對應的低頻神經信號,通過高頻載波無線傳輸給體外儀器。則(

)A.高頻載波屬于縱波B.使高頻載波隨低頻神經信號改變的過程屬于調制C.體外接收電路的固有頻率與低頻神經信號的頻率相等D.體外接收電路中的信號經過調諧還原出低頻神經信號B【解析】

高頻載波是電磁波,屬于橫波,A錯誤;使高頻載波隨低頻神經信號改變的過程屬于調制,B正確;體外接收電路的固有頻率與高頻載波的頻率相等,C錯誤;體外接收電路中的信號經過檢波還原出低頻神經信號,D錯誤。3.為了測量儲液罐中液體的液面高度,有人設計了如圖所示裝置。當開關從a撥到b時,由電感L與電容C構成的回路中產生振蕩電流而向外輻射電磁波,再使用調諧電路來接收甲振蕩電路中的電磁波,這樣就可通過測量乙中接收頻率而獲知甲中的發(fā)射頻率,進而再獲知電容C的值(L值已知),從而測量儲液罐內的液面高度。下列分析判斷正確的是(

)A.該裝置適用于測量任意種類液體的液面高度B.該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關C.當裝置使用過久電源電動勢減小時,測量的液面高度比真實值偏小D.當儲液罐內的液面高度降低時,所測到的LC回路中電流的振蕩頻率變小B【解析】

該裝置適用于測量不導電液體的液面高度,A錯誤;該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關,則當裝置使用過久電源電動勢減小時,振蕩電路的周期和頻率不變,則測量的液面高度和真實值一致,B正確,C錯誤;當儲液罐內的液面高度降低時,根據(jù)

,正對面積減小,則C減小,根據(jù)

,所測到的LC回路中電流的振蕩頻率變大,D錯誤?？键c二傳感器統(tǒng)攬主干知識1.傳感器工作過程

2.光敏電阻(1)光敏電阻的材料是一種半導體,無光照時,載流子極少,導電性能不好;隨著光照的增強,載流子增多,導電性能變好,即光敏電阻的阻值隨光照的增強而減小。(2)光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。(3)光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管,是依據(jù)光敏電阻的阻值隨光照強弱的變化而變化的原理制成的。光電傳感器有非常廣泛的應用,如自動沖水機、路燈的控制、光電計數(shù)器、煙霧報警器等。3.電容式傳感器(1)電容器的電容取決于極板的正對面積S、極板間距d、極板間的電介質這幾個因素。如果某個物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的變化引起上述某個因素的變化,從而引起電容的變化,通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化,那么這種電容器就被稱為電容式傳感器。(2)電容式傳感器是一種多功能傳感器,可以把壓力、轉角、位移、壓強、聲音等非電學量轉換為電容這一電學量。分析原理時,關鍵要搞清楚是將哪個非電學量轉換為電容,然后結合電容的決定式來分析。4.熱敏電阻與金屬熱電阻的比較

比較項熱敏電阻金屬熱電阻特點電阻隨溫度的變化而變化且變化得非常明顯,電阻率隨溫度升高而減小電阻率隨溫度的升高而增大R-T圖像

制作材料半導體金屬導體優(yōu)點靈敏度好化學穩(wěn)定性好,測溫范圍大作用將溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量研學選考命題(多選)(2023浙江1月選考)下列說法正確的是(

)A.利用電容傳感器可制成麥克風B.物體所受合外力越大,動量變化越快C.利用紅外傳感器可制成商場的自動門D.若物理問題中牛頓運動定律不適用,則動量守恒定律也不適用ABC【解析】

聲音使振動膜片振動,改變兩極板間距離,使聲音信號轉換成電信號,則可以利用電容傳感器制成麥克風,故A正確;由動量定理有F合t=Δp,可得

=F合,可知物體所受合外力越大,動量變化越快,故B正確;人體可以向外界釋放紅外線,感應裝置接收到紅外線后,可以開門,則可以利用紅外傳感器制成商場的自動門,故C正確;牛頓運動定律只適用于宏觀低速問題,不適用于微觀高速問題。而動量守恒定律既適用于宏觀低速問題,也適用于微觀高速問題,故D錯誤。角度衍生練1.(2024浙江臺州期末)某人設計了如圖所示的LC振蕩電路來測量微小物體所受的重力,電容器的上極板是一片彈性金屬膜,微小物體放置在金屬膜中央會使其下凹,測量時先把開關撥到a,電路穩(wěn)定后再把開關撥到b。通過電流傳感器測出電流的頻率就能測量出微小物體所受的重力。已知該電路振蕩電流的頻率滿足關系式,則下列說法正確的是(

)A.微小物體質量越大,開關撥向a時,電容器存儲的電荷量越少B.開關由a撥向b瞬間,流經電流傳感器的電流最大C.開關由a撥向b后,該振蕩電路發(fā)生阻尼振蕩,但周期不變D.測量時,傳感器檢測到的電流頻率越大,表示微小物體質量越大C2.(2024浙江模擬)如圖為一個簡易的高溫報警器原理圖。RT為熱敏電阻,S為斯密特觸發(fā)器,其工作特點是當A端電勢上升到高電勢1.6V時,Y端從高電勢跳到低電勢0.25V;當A端電勢下降到低電勢0.8V時,Y端從低電勢跳到高電勢3.4V。已知蜂鳴器的工作電壓為3~5V,下列說法正確的是(

)A.A端為高電勢時蜂鳴器報警B.溫度升高,熱敏電阻阻值增大C.滑片P向b端移動,可提高溫度報警器的報警溫度D.若無斯密特觸發(fā)器,可通過將RP與RT調換位置實現(xiàn)同樣的功能C【解析】

A端為高電勢時,Y端從高電勢跳到低電勢,小于蜂鳴器工作的電壓,不報警,A錯誤;根據(jù)題意可知,溫度升高,熱敏電阻阻值減小,B錯誤;滑片P向b端移動,接入電路中的電阻減小,根據(jù)串聯(lián)電路特點,有