第3讲 电磁振荡与电磁波 传感器
军队在行军打仗时需要用电台相互联络。 (1)电磁波是怎么形成的 电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波吗 (2)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采用哪些措施 (3)分析一下电磁波谱中频率和波长的关系,无线电波在电磁波谱中波长和频率在什么范围内
[footnoteRef:1] [1:
【答案】 周期性 振荡电流 LC 充电 电流i 磁感应强度B 电场 磁场 电场 周期性 2π 电场 磁场 介质 3×108 小 λf 频率 振幅 调制 可见光]
1.(2024·浙江嘉兴阶段练习)关于γ射线,下列说法正确的是( )
[A] γ射线常用于雷达的电磁波定位
[B] γ射线的探伤能力比X射线弱
[C] γ射线的电离能力比α、β射线都强
[D] 原子核发生衰变时辐射的γ射线强度与压强无关
【答案】 D
2.(2024·江西吉安开学考试)关于LC电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是( )
[A] 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,则此时电容器正在充电
[B] 在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
[C] LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
[D] 电磁波由空气进入水中时,波长不变
【答案】 A
考点一 电磁振荡过程分析
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2.LC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q、电压U、电场强度E增大或电流i、磁感应强度B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
[例1]
【对LC振荡电路的理解】 (2024·浙江温州三模)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器C可通过开关S与电感线圈L或电源相连,如图所示,当开关拨到a,电容器充电,当开关从a拨到b,由电感线圈L与电容器C构成的回路中产生振荡电流,频率为f0。初始时电容器带电荷量为零,开关空置。下列说法正确的是( )
[A] 若开关拨到a,电容器两端的电压逐渐减小
[B] 若开关拨到a,待充电结束后,降低液体高度,流过电阻的电流方向为g至e
[C] 若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流频率为f0=2π
[D] 若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流减小时,自感电动势增大
【答案】 D
【解析】 若开关拨到a,电容器充电,电容器电压增大,故A错误;若开关拨到a,待充电结束后,降低液体高度,电容器间的电介质减少,由C=可知C减小,所以电容器要放电,电容器左极板带正电,所以流过电阻的电流方向为e至g,故B错误;若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流周期为T=2π,所以电流频率为f0==,故C错误;若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流减小时,说明电容器正在充电,电容器电压增大,电感线圈两端电压与电容器两端电压相等,线圈自感电动势增大,故D正确。
[例2] 【电磁振荡的图像问题】 (2024·浙江金华三模)在图甲的LC振荡电路中,开关先拨到位置“1”,电容器充满电后,在t=0时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入,电流显示为正,图乙为振荡电流随时间变化的图线,则下列有关说法正确的是( )
[A] 在图乙中A点时刻电容器上极板带负电
[B] 在图乙中从t0到A点过程中电容器的电压先增加后减小
[C] 若电阻R减小,电流变化如图丙中实线
[D] 若电阻R减小,电流变化如图丙中虚线
【答案】 A
【解析】 在题图乙中A点时刻电流为正且正在减小,可知电容器正在充电,此时上极板带负电,下极板带正电,选项A正确;在题图乙中从t0到A点过程中电流先正向增加后正向减小,电容器先放电后充电,即电容器的电压先减小后增加,选项B错误;若电阻R减小,则电容器放电时最大电流变大,但是振荡周期不变,则题图丙中实线和虚线描述电流变化都不对,选项C、D错误。
考点二 电磁场和电磁波 电磁波谱
1.电磁波与机械波的比较
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 由介质和电磁波频率共同决定,在真空中等于光速c=3.0×108 m/s 由介质决定(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
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
2.电磁波谱
(1)电磁波谱分析及应用。
电磁 波谱 频率/ Hz 真空中 波长/m 特性 应用 递变规律
无线 电波 <3× 1011 >10-3 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 1011～ 1014 10-7～ 10-3 热效应 红外 遥感
可见 光 1014 10-7 引起 视觉 照明、 摄影
紫外 线 1014～ 1016 10-9～ 10-7 化学效 应、荧 光效应、 灭菌 消毒 医用消 毒、防伪
X 射线 1016～ 1019 10-11～ 10-8 贯穿 本领强 检查、医 用透视
γ 射线 >1019 <10-11 贯穿本 领更强 工业探 伤、医 用治疗
(2)各种电磁波产生机理。
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
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
[例3] 【对麦克斯韦电磁场理论的理解】 (2024·湖北荆州期末)如图甲所示,塑料制成的光滑细圆环水平固定放置,环上套一个带正电的电荷量为q的小球(视为质点)处于静止状态,磁感应强度大小为B的匀强磁场方向竖直向上,环面的面积为S;英国物理学家麦克斯韦认为,变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场,如图乙所示,空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场,周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针,同一个圆周上的电场强度大小相等,下列说法正确的是( )
[A] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加,则塑料圆环内部会产生感应电流
[B] 对图甲,若磁感应强度竖直向下均匀增加,从上向下看小球会沿顺时针方向转动
[C] 图乙说明,任何磁场周围都会产生电场,与闭合电路是否存在无关
[D] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加的变化率为k,则小球运动一周,静电力做的功为kSq
【答案】 D
【解析】 对题图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加,则在金属圆环上会产生感应电流,而塑料圆环不会产生感应电流,A错误;若磁感应强度竖直向下均匀增加,对比题图乙,塑料圆环上产生的环形电场线从上向下看沿逆时针,则带正电的小球受到沿逆时针方向的静电力,小球会沿逆时针方向转动,B错误;题图乙说明,变化的磁场周围会产生电场,与闭合电路是否存在无关,若磁场不变化,周围不会产生电场,C错误;由法拉第电磁感应定律可得均匀变化的磁场产生的感应电动势为E==kS,由静电力做功的公式W=Uq,可得小球转动一周,静电力对小球做的功为W=Eq=kSq,D正确。
[例4] 【电磁波谱的分析及应用】 (2024·河北保定三模)下列关于科学技术的运用说法正确的是( )
[A] 交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
[B] 用声呐探测水中的暗礁、潜艇,利用了波的反射
[C] 医生利用B超探测人体内脏的位置,发现可能的病变,其原理是利用了波的衍射
[D] 雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
【答案】 B
【解析】 交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应,A错误;用声呐探测水中的暗礁、潜艇,利用了波的反射,B正确;医生利用B超探测人体内脏的位置,发现可能的病变,其原理是利用了波的反射,C错误;雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备,D错误。
考点三 传感器
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、电流等电学量,或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。传感器应用的一般模式如图所示。
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电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路:能把输出的微弱的电信号放大的部分。
3.传感器的分类
项目 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制作而成 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、浓度等转换为电信号 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
[例5] 【传感器的理解】 (2024·江苏南通期中)半导体薄膜压力传感器利用了半导体材料的“压阻效应”。如图是某一压力传感器电阻R随压力F变化的图像。下列说法正确的是( )
[A] 该传感器的工作原理是将电学量转化为力学量
[B] 随着压力的增大,传感器的电阻不断增大
[C] 压力为1 N时曲线的斜率约为29 kΩ/N
[D] 小于1.5 N的区间内传感器的灵敏度较大
【答案】 D
【解析】 该传感器的工作原理是将力学量转化为电学量,故A错误;根据题图可知,随着压力的增大,传感器的电阻不断减小,故B错误;根据题图可知,压力为1 N时曲线的斜率小于 kΩ/N=24 kΩ/N,故C错误;根据题图可知,压力F在0～1.5 N区间内变化时,电阻阻值随压力大小变化快,可知小于1.5 N的区间内传感器的灵敏度较大,故D正确。
[例6] 【传感器的应用】 (多选)某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,光滑绝缘重物与挡板之间通过轻弹簧连接,电源内阻不计。某次实验中,电压表示数随时间变化的规律如图乙所示,已知0～t1时间内,小车处于静止状态。则下列说法正确的是( )
[A] 0～t1时间内,弹簧处于压缩状态
[B] t1～t2时间内,小车的加速度随时间均匀减小
[C] t2～t3时间内,小车一定做匀变速直线运动
[D] t2～t3时间内,小车可能向右做匀加速直线运动
【答案】 AD
【解析】 0～t1时间内,电压表示数最大,力敏电阻两端电压最小,力敏电阻的阻值最小,所受压力最大,弹簧一定处于压缩状态,故A正确;t1～t2时间内,电压表示数减小,力敏电阻两端电压变大,阻值增大,所受压力减小,由牛顿第三定律可知,重物所受压力F减小,0～t1时间内,重物处于静止状态,弹簧处于压缩状态,设压缩量为x,以重物为研究对象,根据牛顿第二定律可得a=,t1～t2时间内,由于F减小,则重物的加速度增大,即小车的加速度增大,故B错误;t2～t3时间内,若重物与力敏电阻未分离,F未减小到零,此时电压表示数不变,力敏电阻两端电压不变,阻值不变,所受压力不变,重物所受的合力不变,加速度不变,重物做加速度向右的匀加速直线运动,t2～t3时间内,若重物与力敏电阻分离了,此时重物可能向右做加速度增大的加速直线运动,故t2～t3时间内,小车不一定做匀变速直线运动,可能向右做变加速直线运动,故C错误,D正确。
(满分:50分)
对点1.电磁振荡过程分析
1.(4分)(2024·辽宁丹东模拟)对于LC振荡电路,从图甲到图乙的物理过程,下列说法正确的是( )
[A] 电容器正在充电,且充电电流沿顺时针方向
[B] 电容器正在放电,且放电电流逐渐增大
[C] 当电容器放电完毕时,回路中无电流
[D] 当电容器放电完毕时,线圈中的磁通量达最小值
【答案】 B
【解析】 从题图甲到题图乙,电流方向从正极板流向负极板,可知此时电容器正在放电,电场能减小,磁场能增大,则放电电流沿顺时针方向且逐渐增大,故A错误,B正确;当电容器放电完毕时,电场能最小,磁场能最大,回路中的电流达到最大值,线圈中的磁感应强度达到最大值,磁通量达到最大值,故C、D错误。
2.(6分)(2024·浙江温州期末)(多选)在超声波悬浮仪中,由LC振荡电路产生高频电信号,通过压电陶瓷转换成同频率的超声波,利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷情况如图所示,则下列说法正确的是( )
[A] 此时电容器的电压正在增大
[B] 此时电场能正向磁场能转化
[C] 在线圈中插入铁芯,LC振荡电路的频率减小
[D] 增大平行板电容器极板间的距离,LC振荡电路的频率减小
【答案】 BC
【解析】 由题图可知,此时电流方向由上极板流向下极板,则此时电容器正在放电,电容器的电压正在减小,电场能正向磁场能转化,故A错误,B正确;根据f=,在线圈中插入铁芯,则L增大,LC振荡电路的频率减小,故C正确;根据C=,增大平行板电容器极板间的距离,则电容减小,LC振荡电路的频率增大,故D错误。
3.(4分)(2024·吉林长春模拟)电感为L的线圈与电容为C的电容器组成一个理想的LC振荡电路,某时刻电路中电流的方向和电容器中电场强度的方向如图甲所示,电容器a极板所带的电荷量随时间变化的图像如图乙所示(Q0>0为电容器所带最大电荷量的绝对值),则下列说法正确的是( )
[A] 图甲所示的时刻可能为图乙中从0时刻开始的第四个四分之一周期的某个时刻
[B] 图甲所示的时刻线圈的自感电动势正在减小
[C] 该振荡电路从图乙中0时刻开始的第一个四分之一周期内的平均电流为
[D] 该振荡电路中电容器两极板间的正弦式交流电压的有效值为
【答案】 D
【解析】 由题意知,题图甲所示的时刻可能为题图乙中从0时刻开始的第三个四分之一周期的某个时刻,上极板带负电,且正在增加,所以回路内的电流方向为逆时针,A错误;下极板带正电荷,且正在增加,电流变小,电流变化率变大,此时自感电动势增大,B错误;平均电流为I=,该振荡电路从题图乙中0时刻开始的第一个四分之一周期内的平均电流为===,C错误;由公式知C=,当Q=Q0时,电容器两端电压有最大值Um=,由正弦式交变电流最大值与有效值关系知U有==,故该振荡电路中电容器两极板间的正弦式交流电压的有效值为,D正确。
对点2.电磁场和电磁波 电磁波谱
4.
(4分)(2024·河北秦皇岛模拟)在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯的,在大海中航行的潜艇都装有声呐,声呐利用声波来进行水下通讯,帮助船只导航、测距、定位等,在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是( )
[A] 电磁波不能在海水中传播
[B] 在海水中电磁波的频率不稳定,会随海水起伏而变化
[C] 电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
[D] 海水是导体,电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
【答案】 D
【解析】 在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是:海水是导体,电磁波信号在海水中衰减太快,导致传播距离较短。
5.
(6分)(2024·辽宁朝阳二模)(多选)如图所示,铯133原子基态有两个超精细能级,国际计量大会将铯133原子态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9 192 631 770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400 nm～700 nm,光速为3×108 m/s,则( )
[A] 秒在国际单位制中是基本单位
[B] 该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
[C] 该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
[D] 该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
【答案】 AC
【解析】 秒在国际单位制中是基本单位,故A正确;铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为9.2×109 Hz,根据λf=c,可得其波长λ≈0.03 m,波长大于可见光波长,频率低于可见光的频率,故B错误,C正确;电磁波在真空中传播速度等于光速,故D错误。
6.(6分)(2024·浙江温州模拟)(多选)下列说法正确的是( )
[A] 微波炉利用紫外线对食物进行加热
[B] “彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
[C] “互感式”钳式电流表可以测量恒定电流的大小
[D] 医院用“CT”检查身体,利用了X射线穿透本领较强
【答案】 BD
【解析】 微波炉加热食物是利用微波进行加热的,不是利用紫外线,故A错误;向人体内发射频率已知的超声波,被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道血流的速度,这种方法俗称“彩超”,利用的是多普勒效应原理,故B正确;“互感式”钳式电流表是利用电磁感应原理,故不能用来测量恒定电流的大小,故C错误;医院用“CT”检查身体,利用了X射线穿透本领较强的特性,故D正确。
对点3.传感器
7.
(4分)(2024·北京门头沟一模)如图是汽车油箱内油量不足时触发报警的电路,电源两端电压保持不变,电阻R1、R2中一个是定值电阻,另一个是压敏电阻。压敏电阻装在油箱内底部,其阻值随油箱中油量的减少而增大,当电压表示数大于某一值U时,就会触发报警。电压表示数为U时,油箱中的油量为警戒油量。下列说法正确的是( )
[A] R2为压敏电阻
[B] 若换用电压更大的电源,警戒油量将变小
[C] 若换用阻值更大的定值电阻,警戒油量将变小
[D] 随着油箱的油量减少,通过定值电阻的电流变大
【答案】 C
【解析】 压敏电阻阻值随油箱中油量的减少而增大,则电路总电阻增大,电路电流减小,定值电阻两端电压减小,压敏电阻两端电压增大,由于当电压表示数大于某一值U时就会触发报警,则电压表应与压敏电阻并联,即R1为压敏电阻,故A错误;若换用电压更大的电源,触发警报时,定值电阻两端的电压增大,电路中电流增大,压敏电阻的阻值减小,警戒油量将变大,故B错误;若换用阻值更大的定值电阻,触发警报时,电路中电流更小,压敏电阻的阻值更大,警戒油量将变小,故C正确;随着油箱的油量减少,电路中的总电阻变大,电路中电流减小,则通过定值电阻的电流变小,故D错误。
8.(6分)(2024·宁夏银川一模)(多选)电容式加速度传感器是常见的手机感应装置,结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧,下端连接电介质,弹簧与电容器固定在外框上,质量块带动电介质移动改变电容,则下列说法正确的是( )
[A] 当传感器处于静止状态时,电容器不带电
[B] 电介质插入极板越深,电容器所带电荷量越多
[C] 当传感器由静止突然向前加速时,会有电流由a流向b
[D] 当传感器以恒定加速度向前运动,达到稳定后电流表指针不偏转
【答案】 BD
【解析】 当传感器处于静止状态时,左极板带正电,右极板带负电,且两极板之间电势差U大小恒等于电源电动势,故A错误;根据电容的决定式C=可知,电介质插入极板越深,电容器电容C越大,根据电容的定义式C=可知,电容器电压不变,电容越大,则电容器所带电荷量越多,故B正确;当传感器由静止突然向前加速时,弹簧弹力增大,电介质插入极板深度增加,由B项分析可知,两极板带电荷量增多,会有电流由b流向a,故C错误;当传感器以恒定加速度向前运动,达到稳定后弹簧弹力不变,电介质插入极板深度不变,则电容器电容不变,极板带电荷量也不变,故电流表中没有电流通过,指针不偏转,故D正确。
9.(4分)(2024·江西景德镇一模)如图甲所示,在LC振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据,则( )
[A] 电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最大
[B] 电容器板间电场强度增大时,电路中电流正在增大
[C] 电容器带电荷量最大时,电路中电流最大
[D] 可由T2-C图像计算线圈的自感系数
【答案】 D
【解析】 电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最小,选项A错误;电容器板间电场强度增大时,电容器正在充电,磁场能转化为电场能,电路中电流正在减小,选项B错误;电容器充电结束时,电容器带电荷量达到最大,电场能最大,电路中电流为零,选项C错误;由T=2π得T2=4π2LC,由T2-C图像的斜率可以计算得到线圈的自感系数,选项D正确。
10.(6分)(2024·河南濮阳阶段练习)(多选)自动体外除颤仪结构如图所示,低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关均拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,下列说法正确的是( )
[A] 脉冲电流作用于不同人体时,电流大小相同
[B] 放电过程中,电流逐渐变大
[C] 电容C越小,电容器的放电时间越长
[D] 自感系数L越小,电容器的放电时间越短
【答案】 BD
【解析】 脉冲电流作用于不同人体时,不同人体的电阻不同,故电流大小不同,故A错误;电容器放电过程中,开始时电流较小,随着带电荷量的减小,放电电流逐渐变大,故B正确;振荡电路的振荡周期为T=2π,电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为零,即t0==,则线圈的自感系数L越小,电容器的放电时间越短,电容器的电容C越大,电容器的放电时间越长,故C错误,D正确。
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)第3讲 电磁振荡与电磁波 传感器
军队在行军打仗时需要用电台相互联络。 (1)电磁波是怎么形成的 电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波吗 (2)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采用哪些措施 (3)分析一下电磁波谱中频率和波长的关系,无线电波在电磁波谱中波长和频率在什么范围内
1.(2024·浙江嘉兴阶段练习)关于γ射线,下列说法正确的是( )
[A] γ射线常用于雷达的电磁波定位
[B] γ射线的探伤能力比X射线弱
[C] γ射线的电离能力比α、β射线都强
[D] 原子核发生衰变时辐射的γ射线强度与压强无关
2.(2024·江西吉安开学考试)关于LC电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是( )
[A] 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,则此时电容器正在充电
[B] 在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
[C] LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
[D] 电磁波由空气进入水中时,波长不变
考点一 电磁振荡过程分析
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2.LC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q、电压U、电场强度E增大或电流i、磁感应强度B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
[例1]
【对LC振荡电路的理解】 (2024·浙江温州三模)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器C可通过开关S与电感线圈L或电源相连,如图所示,当开关拨到a,电容器充电,当开关从a拨到b,由电感线圈L与电容器C构成的回路中产生振荡电流,频率为f0。初始时电容器带电荷量为零,开关空置。下列说法正确的是( )
[A] 若开关拨到a,电容器两端的电压逐渐减小
[B] 若开关拨到a,待充电结束后,降低液体高度,流过电阻的电流方向为g至e
[C] 若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流频率为f0=2π
[D] 若充电结束后,开关从a拨到b,回路中振荡电流减小时,自感电动势增大
[例2] 【电磁振荡的图像问题】 (2024·浙江金华三模)在图甲的LC振荡电路中,开关先拨到位置“1”,电容器充满电后,在t=0时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入,电流显示为正,图乙为振荡电流随时间变化的图线,则下列有关说法正确的是( )
[A] 在图乙中A点时刻电容器上极板带负电
[B] 在图乙中从t0到A点过程中电容器的电压先增加后减小
[C] 若电阻R减小,电流变化如图丙中实线
[D] 若电阻R减小,电流变化如图丙中虚线
考点二 电磁场和电磁波 电磁波谱
1.电磁波与机械波的比较
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 由介质和电磁波频率共同决定,在真空中等于光速c=3.0×108 m/s 由介质决定(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
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
2.电磁波谱
(1)电磁波谱分析及应用。
电磁 波谱 频率/ Hz 真空中 波长/m 特性 应用 递变规律
无线 电波 <3× 1011 >10-3 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 1011～ 1014 10-7～ 10-3 热效应 红外 遥感
可见 光 1014 10-7 引起 视觉 照明、 摄影
紫外 线 1014～ 1016 10-9～ 10-7 化学效 应、荧 光效应、 灭菌 消毒 医用消 毒、防伪
X 射线 1016～ 1019 10-11～ 10-8 贯穿 本领强 检查、医 用透视
γ 射线 >1019 <10-11 贯穿本 领更强 工业探 伤、医 用治疗
(2)各种电磁波产生机理。
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
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
[例3] 【对麦克斯韦电磁场理论的理解】 (2024·湖北荆州期末)如图甲所示,塑料制成的光滑细圆环水平固定放置,环上套一个带正电的电荷量为q的小球(视为质点)处于静止状态,磁感应强度大小为B的匀强磁场方向竖直向上,环面的面积为S;英国物理学家麦克斯韦认为,变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场,如图乙所示,空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场,周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针,同一个圆周上的电场强度大小相等,下列说法正确的是( )
[A] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加,则塑料圆环内部会产生感应电流
[B] 对图甲,若磁感应强度竖直向下均匀增加,从上向下看小球会沿顺时针方向转动
[C] 图乙说明,任何磁场周围都会产生电场,与闭合电路是否存在无关
[D] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加的变化率为k,则小球运动一周,静电力做的功为kSq
[例4] 【电磁波谱的分析及应用】 (2024·河北保定三模)下列关于科学技术的运用说法正确的是( )
[A] 交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
[B] 用声呐探测水中的暗礁、潜艇,利用了波的反射
[C] 医生利用B超探测人体内脏的位置,发现可能的病变,其原理是利用了波的衍射
[D] 雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
考点三 传感器
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、电流等电学量,或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。传感器应用的一般模式如图所示。
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电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路:能把输出的微弱的电信号放大的部分。
3.传感器的分类
项目 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制作而成 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、浓度等转换为电信号 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
[例5] 【传感器的理解】 (2024·江苏南通期中)半导体薄膜压力传感器利用了半导体材料的“压阻效应”。如图是某一压力传感器电阻R随压力F变化的图像。下列说法正确的是( )
[A] 该传感器的工作原理是将电学量转化为力学量
[B] 随着压力的增大,传感器的电阻不断增大
[C] 压力为1 N时曲线的斜率约为29 kΩ/N
[D] 小于1.5 N的区间内传感器的灵敏度较大
[例6] 【传感器的应用】 (多选)某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,光滑绝缘重物与挡板之间通过轻弹簧连接,电源内阻不计。某次实验中,电压表示数随时间变化的规律如图乙所示,已知0～t1时间内,小车处于静止状态。则下列说法正确的是( )
[A] 0～t1时间内,弹簧处于压缩状态
[B] t1～t2时间内,小车的加速度随时间均匀减小
[C] t2～t3时间内,小车一定做匀变速直线运动
[D] t2～t3时间内,小车可能向右做匀加速直线运动
(满分:50分)
对点1.电磁振荡过程分析
1.(4分)(2024·辽宁丹东模拟)对于LC振荡电路,从图甲到图乙的物理过程,下列说法正确的是( )
[A] 电容器正在充电,且充电电流沿顺时针方向
[B] 电容器正在放电,且放电电流逐渐增大
[C] 当电容器放电完毕时,回路中无电流
[D] 当电容器放电完毕时,线圈中的磁通量达最小值
2.(6分)(2024·浙江温州期末)(多选)在超声波悬浮仪中,由LC振荡电路产生高频电信号,通过压电陶瓷转换成同频率的超声波,利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷情况如图所示,则下列说法正确的是( )
[A] 此时电容器的电压正在增大
[B] 此时电场能正向磁场能转化
[C] 在线圈中插入铁芯,LC振荡电路的频率减小
[D] 增大平行板电容器极板间的距离,LC振荡电路的频率减小
3.(4分)(2024·吉林长春模拟)电感为L的线圈与电容为C的电容器组成一个理想的LC振荡电路,某时刻电路中电流的方向和电容器中电场强度的方向如图甲所示,电容器a极板所带的电荷量随时间变化的图像如图乙所示(Q0>0为电容器所带最大电荷量的绝对值),则下列说法正确的是( )
[A] 图甲所示的时刻可能为图乙中从0时刻开始的第四个四分之一周期的某个时刻
[B] 图甲所示的时刻线圈的自感电动势正在减小
[C] 该振荡电路从图乙中0时刻开始的第一个四分之一周期内的平均电流为
[D] 该振荡电路中电容器两极板间的正弦式交流电压的有效值为
对点2.电磁场和电磁波 电磁波谱
4.
(4分)(2024·河北秦皇岛模拟)在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯的,在大海中航行的潜艇都装有声呐,声呐利用声波来进行水下通讯,帮助船只导航、测距、定位等,在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是( )
[A] 电磁波不能在海水中传播
[B] 在海水中电磁波的频率不稳定,会随海水起伏而变化
[C] 电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
[D] 海水是导体,电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
5.
(6分)(2024·辽宁朝阳二模)(多选)如图所示,铯133原子基态有两个超精细能级,国际计量大会将铯133原子态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9 192 631 770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400 nm～700 nm,光速为3×108 m/s,则( )
[A] 秒在国际单位制中是基本单位
[B] 该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
[C] 该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
[D] 该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
6.(6分)(2024·浙江温州模拟)(多选)下列说法正确的是( )
[A] 微波炉利用紫外线对食物进行加热
[B] “彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
[C] “互感式”钳式电流表可以测量恒定电流的大小
[D] 医院用“CT”检查身体,利用了X射线穿透本领较强
对点3.传感器
7.
(4分)(2024·北京门头沟一模)如图是汽车油箱内油量不足时触发报警的电路,电源两端电压保持不变,电阻R1、R2中一个是定值电阻,另一个是压敏电阻。压敏电阻装在油箱内底部,其阻值随油箱中油量的减少而增大,当电压表示数大于某一值U时,就会触发报警。电压表示数为U时,油箱中的油量为警戒油量。下列说法正确的是( )
[A] R2为压敏电阻
[B] 若换用电压更大的电源,警戒油量将变小
[C] 若换用阻值更大的定值电阻,警戒油量将变小
[D] 随着油箱的油量减少,通过定值电阻的电流变大
8.(6分)(2024·宁夏银川一模)(多选)电容式加速度传感器是常见的手机感应装置,结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧,下端连接电介质,弹簧与电容器固定在外框上,质量块带动电介质移动改变电容,则下列说法正确的是( )
[A] 当传感器处于静止状态时,电容器不带电
[B] 电介质插入极板越深,电容器所带电荷量越多
[C] 当传感器由静止突然向前加速时,会有电流由a流向b
[D] 当传感器以恒定加速度向前运动,达到稳定后电流表指针不偏转
9.(4分)(2024·江西景德镇一模)如图甲所示,在LC振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据,则( )
[A] 电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最大
[B] 电容器板间电场强度增大时,电路中电流正在增大
[C] 电容器带电荷量最大时,电路中电流最大
[D] 可由T2-C图像计算线圈的自感系数
10.(6分)(2024·河南濮阳阶段练习)(多选)自动体外除颤仪结构如图所示,低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关均拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,下列说法正确的是( )
[A] 脉冲电流作用于不同人体时,电流大小相同
[B] 放电过程中,电流逐渐变大
[C] 电容C越小,电容器的放电时间越长
[D] 自感系数L越小,电容器的放电时间越短
(
第
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页
)(共46张PPT)
高中总复习·物理
第3讲
电磁振荡与电磁波 传感器
情境导思
军队在行军打仗时需要用电台相互联络。
(1)电磁波是怎么形成的 电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁
波吗
(2)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采用哪些措施
(3)分析一下电磁波谱中频率和波长的关系,无线电波在电磁波谱中波长和频率在什么范围内
知识构建
小题试做
1.(2024·浙江嘉兴阶段练习)关于γ射线,下列说法正确的是( )
[A] γ射线常用于雷达的电磁波定位
[B] γ射线的探伤能力比X射线弱
[C] γ射线的电离能力比α、β射线都强
[D] 原子核发生衰变时辐射的γ射线强度与压强无关
D
小题试做
2.(2024·江西吉安开学考试)关于LC电磁振荡和电磁波,下列说法正确的是
( )
[A] 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,则此时电容器正在充电
[B] 在线圈中插入铁芯可使振荡周期变小
[C] LC振荡电路辐射的电磁波传播需要介质
[D] 电磁波由空气进入水中时,波长不变
A
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2.LC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q、电压U、电场强度E增大或电流i、磁感应强度B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
[例1] 【对LC振荡电路的理解】 (2024·浙江温州三模)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器C可通过开关S与电感线圈L或电源相连,如图所示,当开关拨到a,电容器充电,当开关从a拨到b,由电感线圈L与电容器C构成的回路中产生振荡电流,频率为f0。初始时电容器带电荷量为零,开关空置。下列说法正确的是( )
D
[例2] 【电磁振荡的图像问题】 (2024·浙江金华三模)在图甲的LC振荡电路中,开关先拨到位置“1”,电容器充满电后,在t=0时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入,电流显示为正,图乙为振荡电流随时间变化的图线,则下列有关说法正确的是( )
[A] 在图乙中A点时刻电容器上极板带负电
[B] 在图乙中从t0到A点过程中电容器的电压
先增加后减小
[C] 若电阻R减小,电流变化如图丙中实线
[D] 若电阻R减小,电流变化如图丙中虚线
A
【解析】 在题图乙中A点时刻电流为正且正在减小,可知电容器正在充电,此时上极板带负电,下极板带正电,选项A正确;在题图乙中从t0到A点过程中电流先正向增加后正向减小,电容器先放电后充电,即电容器的电压先减小后增加,选项B错误;若电阻R减小,则电容器放电时最大电流变大,但是振荡周期不变,则题图丙中实线和虚线描述电流变化都不对,选项C、D错误。
1.电磁波与机械波的比较
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 由介质和电磁波频率共同决定,在真空中等于光速c=3.0×108 m/s 由介质决定(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
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
2.电磁波谱
(1)电磁波谱分析及应用。
电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律
无线电波 <3×1011 >10-3 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 1011～1014 10-7～10-3 热效应 红外遥感
可见光 1014 10-7 引起视觉 照明、摄影
紫外线 1014～1016 10-9～10-7 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 1016～1019 10-11～10-8 贯穿本领强 检查、医用透视
γ射线 >1019 <10-11 贯穿本 领更强 工业探伤、医用治疗
(2)各种电磁波产生机理。
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
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
[例3] 【对麦克斯韦电磁场理论的理解】 (2024·湖北荆州期末)如图甲所示,塑料制成的光滑细圆环水平固定放置,环上套一个带正电的电荷量为q的小球(视为质点)处于静止状态,磁感应强度大小为B的匀强磁场方向竖直向上,环面的面积为S;英国物理学家麦克斯韦认为,变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场,如图乙所示,空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场,周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针,同一个圆周上的电场强度大小相等,下列说法正确的是( )
[A] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加,则塑料圆环内部会产生感应电流
[B] 对图甲,若磁感应强度竖直向下均匀增加,从上向下看小球会沿顺时针方向转动
[C] 图乙说明,任何磁场周围都会产生电场,与闭合电路是否存在无关
[D] 对图甲,若磁感应强度竖直向上均匀增加的变化率为k,则小球运动一周,静电力做的功为kSq
D
[例4] 【电磁波谱的分析及应用】 (2024·河北保定三模)下列关于科学技术的运用说法正确的是( )
[A] 交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
[B] 用声呐探测水中的暗礁、潜艇,利用了波的反射
[C] 医生利用B超探测人体内脏的位置,发现可能的病变,其原理是利用了波的衍射
[D] 雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
B
【解析】 交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应,A错误;用声呐探测水中的暗礁、潜艇,利用了波的反射,B正确;医生利用B超探测人体内脏的位置,发现可能的病变,其原理是利用了波的反射,C错误;雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备,D错误。
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、电流等电学量,或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。传感器应用的一般模式如图所示。
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电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路:能把输出的微弱的电信号放大的部分。
3.传感器的分类
项目 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制作而成 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、浓度等转换为电信号 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
[例5] 【传感器的理解】 (2024·江苏南通期中)半导体薄膜压力传感器利用了半导体材料的“压阻效应”。如图是某一压力传感器电阻R随压力F变化的图像。下列说法正确的是( )
[A] 该传感器的工作原理是将电学量转化为力学量
[B] 随着压力的增大,传感器的电阻不断增大
[C] 压力为1 N时曲线的斜率约为29 kΩ/N
[D] 小于1.5 N的区间内传感器的灵敏度较大
D
[例6] 【传感器的应用】 (多选)某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,光滑绝缘重物与挡板之间通过轻弹簧连接,电源内阻不计。某次实验中,电压表示数随时间变化的规律如图乙所示,已知0～t1时间内,小车处于静止状态。则下列说法正确的是( )
[A] 0～t1时间内,弹簧处于压缩状态
[B] t1～t2时间内,小车的加速度随时间均匀减小
[C] t2～t3时间内,小车一定做匀变速直线运动
[D] t2～t3时间内,小车可能向右做匀加速直线运动
AD
t2～t3时间内,若重物与力敏电阻未分离,F未减小到零,此时电压表示数不变,力敏电阻两端电压不变,阻值不变,所受压力不变,重物所受的合力不变,加速度不变,重物做加速度向右的匀加速直线运动,t2～t3时间内,若重物与力敏电阻分离了,此时重物可能向右做加速度增大的加速直线运动,故t2～t3时间内,小车不一定做匀变速直线运动,可能向右做变加速直线运动,故C错误,D正确。
基础对点练
对点1.电磁振荡过程分析
1.(4分)(2024·辽宁丹东模拟)对于LC振荡电路,从图甲到图乙的物理过程,下列说法正确的是( )
[A] 电容器正在充电,且充电电流沿顺时针方向
[B] 电容器正在放电,且放电电流逐渐增大
[C] 当电容器放电完毕时,回路中无电流
[D] 当电容器放电完毕时,线圈中的磁通量达最小值
B
【解析】 从题图甲到题图乙,电流方向从正极板流向负极板,可知此时电容器正在放电,电场能减小,磁场能增大,则放电电流沿顺时针方向且逐渐增大,故A错误,B正确;当电容器放电完毕时,电场能最小,磁场能最大,回路中的电流达到最大值,线圈中的磁感应强度达到最大值,磁通量达到最大值,故C、D错误。
2.(6分)(2024·浙江温州期末)(多选)在超声波悬浮仪中,由LC振荡电路产生高频电信号,通过压电陶瓷转换成同频率的超声波,利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷情况如图所示,则下列说法正确的是( )
[A] 此时电容器的电压正在增大
[B] 此时电场能正向磁场能转化
[C] 在线圈中插入铁芯,LC振荡电路的频率减小
[D] 增大平行板电容器极板间的距离,LC振荡电路的频率减小
BC
3.(4分)(2024·吉林长春模拟)电感为L的线圈与电容为C的电容器组成一个理想的LC振荡电路,某时刻电路中电流的方向和电容器中电场强度的方向如图甲所示,电容器a极板所带的电荷量随时间变化的图像如图乙所示(Q0>0为电容器所带最大电荷量的绝对值),则下列说法正确的是( )
D
D
对点2.电磁场和电磁波 电磁波谱
4.(4分)(2024·河北秦皇岛模拟)在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯
的,在大海中航行的潜艇都装有声呐,声呐利用声波来进行水下通讯,帮助船只导航、测距、定位等,在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是( )
[A] 电磁波不能在海水中传播
[B] 在海水中电磁波的频率不稳定,会随海水起伏而变化
[C] 电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
[D] 海水是导体,电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
【解析】 在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是:海水是导
体,电磁波信号在海水中衰减太快,导致传播距离较短。
5.(6分)(2024·辽宁朝阳二模)(多选)如图所示,铯133原子基态有两个超精细能级,国际计量大会将铯133原子态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的
9 192 631 770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为
400 nm～700 nm,光速为3×108 m/s,则( )
[A] 秒在国际单位制中是基本单位
[B] 该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
[C] 该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
[D] 该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
AC
【解析】 秒在国际单位制中是基本单位,故A正确;铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为9.2×109 Hz,根据λf=c,可得其波长λ≈
0.03 m,波长大于可见光波长,频率低于可见光的频率,故B错误,C正确;电磁波在真空中传播速度等于光速,故D错误。
6.(6分)(2024·浙江温州模拟)(多选)下列说法正确的是( )
[A] 微波炉利用紫外线对食物进行加热
[B] “彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
[C] “互感式”钳式电流表可以测量恒定电流的大小
[D] 医院用“CT”检查身体,利用了X射线穿透本领较强
BD
【解析】 微波炉加热食物是利用微波进行加热的,不是利用紫外线,故A错误;向人体内发射频率已知的超声波,被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道血流的速度,这种方法俗称“彩超”,利用的是多普勒效应原理,故B正确;“互感式”钳式电流表是利用电磁感应原理,故不能用来测量恒定电流的大小,故C错误;医院用“CT”检查身体,利用了X射线穿透本领较强的特性,故D正确。
对点3.传感器
7.(4分)(2024·北京门头沟一模)如图是汽车油箱内油量不足时触发报警的电路,电源两端电压保持不变,电阻R1、R2中一个是定值电阻,另一个是压敏电阻。压敏电阻装在油箱内底部,其阻值随油箱中油量的减少而增大,当电压表示数大于某一值U时,就会触发报警。电压表示数为U时,油箱中的油量为警戒油量。下列说法正确的是( )
[A] R2为压敏电阻
[B] 若换用电压更大的电源,警戒油量将变小
[C] 若换用阻值更大的定值电阻,警戒油量将变小
[D] 随着油箱的油量减少,通过定值电阻的电流变大
C
【解析】 压敏电阻阻值随油箱中油量的减少而增大,则电路总电阻增大,电路电流减小,定值电阻两端电压减小,压敏电阻两端电压增大,由于当电压表示数大于某一值U时就会触发报警,则电压表应与压敏电阻并联,即R1为压敏电阻,故A错误;若换用电压更大的电源,触发警报时,定值电阻两端的电压增大,电路中电流增大,压敏电阻的阻值减小,警戒油量将变大,故B错误;若换用阻值更大的定值电阻,触发警报时,电路中电流更小,压敏电阻的阻值更大,警戒油量将变小,故C正确;随着油箱的油量减少,电路中的总电阻变大,电路中电流减小,则通过定值电阻的电流变小,故D错误。
8.(6分)(2024·宁夏银川一模)(多选)电容式加速度传感器是常见的手机感应装置,结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧,下端连接电介质,弹簧与电容器固定在外框上,质量块带动电介质移动改变电容,则下列说法正确的是( )
[A] 当传感器处于静止状态时,电容器不带电
[B] 电介质插入极板越深,电容器所带电荷量越多
[C] 当传感器由静止突然向前加速时,会有电流由a流向b
[D] 当传感器以恒定加速度向前运动,达到稳定后电流表指针不偏转
BD
9.(4分)(2024·江西景德镇一模)如图甲所示,在LC振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据,则( )
[A] 电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最大
[B] 电容器板间电场强度增大时,电路中电流正在增大
[C] 电容器带电荷量最大时,电路中电流最大
[D] 可由T2-C图像计算线圈的自感系数
综合提升练
D
10.(6分)(2024·河南濮阳阶段练习)(多选)自动体外除颤仪结构如图所示,低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关均拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,下列说法正确的是( )
[A] 脉冲电流作用于不同人体时,电流大小相同
[B] 放电过程中,电流逐渐变大
[C] 电容C越小,电容器的放电时间越长
[D] 自感系数L越小,电容器的放电时间越短
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