名校物理之高考专题十七 新增知识点
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专题十七 新增知识点（部分）
【考纲要求】
内 容 要求 说 明
简单的逻辑电路 I 电路设计和定量计算不作要求
传感器及其工作原理 I
传感器的应用 I
狭义相对论的基本假设 I
狭义相对论的几个重要结论 I 定量计算不作要求
【重点知识梳理】
1． 简单的逻辑电路
1．现代信息传播的可用 信号或 信号
2．数字电路：处理 信号的电路叫数字电路，处理 与 关系的电路叫逻辑电路，最基本的逻辑电路是 （一种开关）。
3．门电路及特性
与门符号为 仅当输入信号A和B均为 时，输出信号Z才为1。
或门符号为 输入信号A和B只要有一个为 或者均为 时，输出信号Z为1。非门符号为 输入信号A为1，则输出信号为 ；输入信号A为0，输出信号为 。
触发器属于特殊的非门。
二．传感器及其应用
1．传感器应用的一般模式:
2．敏感元件及传感器
敏感元件有 等。热敏电阻的阻值随温度 和金属热电阻的阻值随温度 ；霍尔电压UH=__________，式中d表示 ；在有光照时光敏电阻的阻值 。
3．传感器可分为 等。常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________；（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。
三．相对论
1．狭义相对论的两点假设：
（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系， 都是相同的
（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中是 的，光速与光源、观察者间的相对运动 关系。
2．由狭义相对论推出的几个结论
（1）“同时”的 性；（2）动尺变短： ；（3）动钟变慢： ；
（4）速度变换公式： ；（5）相对论质量： ；（6）质能方程： 。
【分类典型例题】
题型一：逻辑电路
解决这类问题要熟记各种门的特点，能正确写出真值表，因不要求进行电路设计，所以，电路分析将是考试的重点。
［例1］如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51kΩ，R2为330Ω，试分析其工作原理．
［解析］白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的．
拓展：若想在天色更暗时模仿中灯才亮，如何调节电阻R1。
［变式训练1］如图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮S1、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管（报警灯）就发光。则该逻辑电路 是 门电路，并在图中画出这种门电路的符号；当S1、S2都闭合时，A、B的输入都为 ，Y端输出为 ；当S1断开时， 端的输入为1，Y端输出为 。
（门电路有输入电压或有输出电压都记为1，无输入电压或无输出电压都记为0）
题型二：传感器及应用
学习本单元要求能正确分析各类敏感元件的工作原理，能结合各类元件的特点分析析和解决实际应用问题。
［例2］如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：
（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离xl．
（2）托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2．
（3）在托盘上未放物体时通常先核准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为xl，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．
［解析］托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．
解：（1）由力的平衡知识知： 解得
（2）放上重物重新平衡后， 解得
（3）由闭合电路欧姆定律知E=IR
由部分电路欧姆定律：U=IRx
由，其中x为P1、P2间的距离，Rx为P1、P2间的电阻，则
联立解得
点评：在有关力电传感器的计算中，必然涉及电路计算，注意欧姆定律及分压原理的应用．
［变式训练2］一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．
有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．试根据图线分析：
（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？
（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T_____题型三：相对论
广义相对论不考，狭义相对论定量计算不作要求，定性分析应成了这类题的主考内容。
［例3］以下是一首小诗，请用相对论知识解释“长剑变成小铁钉”这句话。
斐克小伙剑术精，出刺迅捷如流星，
由于空间收缩性，长剑变成小铁钉.
［解析］高速运动的物体尺寸变短。
［变式训练3］ 地面上认为A，B两个事件同时发生。对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说（如图）哪个事件先发生？
【能力训练】
1．对于伽利略的相对性原理，下列判断正确的是 （ ）
A．力学规律在任何惯性系中都是相同的 B．力学规律在任何参考系中都是相同的
C．任何参考系都是平权的 D．任何惯性参考系都是平权的
2．下列说法正确的是 （ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这
种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越
大
３．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有
薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容 器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（ ）
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
４．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射
光强度增大时，（ ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
５．如图所示，当光敏电阻RG受到光照时，阻值______，非门输入端A 出
现_____电平，输出端Y出现______电平（填“高”或“低”），发光 二
极管LED反向截止，_____发光（填“能”或“不能”），当把光遮住时，RG阻值增大，输入端A出现____电平，Y端是_____电平（填“高”或“低”），二极管正向导通____发光（填“能”或“不能”，）达到路灯白天不亮晚上亮的目的。
６．如图是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其
阻值很大，温度较高时阻值很小，如果热水器中没有水或水温
较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接
通发热器。则在电路图的虚线框内的门电路应是_______门，
当温度较低时，门电路的输入端A是_____电势（填高或低）。
7．如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：
⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。
⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什 么？
⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
专题十七参考答案：
1．AD；2．BC；３．A 解析：电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器相当于一个平行板电容器。当人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使两极板间的距离发生变化，从而导致电容器的电容发生变化．所以选A．
４．ABC
５．减小或降低、低、高、不能、高、低、能。
6.与,高;
7．解：（1）当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得
①
电压表的示数为
②
由以上两式解得 ③
（2）均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数（线性关系）。
（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数，电压表指针指在满刻度的3/4位置时，
代入③式解得 方向向左。
电路
放大
转换
……
执行机构
传感器
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专题十七 新增知识点（部分）
【考纲要求】
内 容 要求 说 明
简单的逻辑电路 I 电路设计和定量计算不作要求
传感器及其工作原理 I
传感器的应用 I
狭义相对论的基本假设 I
狭义相对论的几个重要结论 I 定量计算不作要求
【重点知识梳理】
1． 简单的逻辑电路
1．现代信息传播的可用 信号或 信号
2．数字电路：处理 信号的电路叫数字电路，处理 与 关系的电路叫逻辑电路，最基本的逻辑电路是 （一种开关）。
3．门电路及特性
与门符号为 仅当输入信号A和B均为 时，输出信号Z才为1。
或门符号为 输入信号A和B只要有一个为 或者均为 时，输出信号Z为1。非门符号为 输入信号A为1，则输出信号为 ；输入信号A为0，输出信号为 。
触发器属于特殊的非门。
二．传感器及其应用
1．传感器应用的一般模式:
2．敏感元件及传感器
敏感元件有 等。热敏电阻的阻值随温度 和金属热电阻的阻值随温度 ；霍尔电压UH=__________，式中d表示 ；在有光照时光敏电阻的阻值 。
3．传感器可分为 等。常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________；（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。
三．相对论
1．狭义相对论的两点假设：
（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系， 都是相同的
（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中是 的，光速与光源、观察者间的相对运动 关系。
2．由狭义相对论推出的几个结论
（1）“同时”的 性；（2）动尺变短： ；（3）动钟变慢： ；
（4）速度变换公式： ；（5）相对论质量： ；（6）质能方程： 。
【分类典型例题】
题型一：逻辑电路
解决这类问题要熟记各种门的特点，能正确写出真值表，因不要求进行电路设计，所以，电路分析将是考试的重点。
［例1］如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51kΩ，R2为330Ω，试分析其工作原理．
［解析］白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的．
拓展：若想在天色更暗时模仿中灯才亮，如何调节电阻R1。
［变式训练1］如图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮S1、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管（报警灯）就发光。则该逻辑电路 是 门电路，并在图中画出这种门电路的符号；当S1、S2都闭合时，A、B的输入都为 ，Y端输出为 ；当S1断开时， 端的输入为1，Y端输出为 。
（门电路有输入电压或有输出电压都记为1，无输入电压或无输出电压都记为0）
题型二：传感器及应用
学习本单元要求能正确分析各类敏感元件的工作原理，能结合各类元件的特点分析析和解决实际应用问题。
［例2］如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：
（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离xl．
（2）托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2．
（3）在托盘上未放物体时通常先核准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为xl，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．
［解析］托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．
解：（1）由力的平衡知识知： 解得
（2）放上重物重新平衡后， 解得
（3）由闭合电路欧姆定律知E=IR
由部分电路欧姆定律：U=IRx
由，其中x为P1、P2间的距离，Rx为P1、P2间的电阻，则
联立解得
点评：在有关力电传感器的计算中，必然涉及电路计算，注意欧姆定律及分压原理的应用．
［变式训练2］一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．
有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．试根据图线分析：
（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？
（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T_____
广义相对论不考，狭义相对论定量计算不作要求，定性分析应成了这类题的主考内容。
［例3］以下是一首小诗，请用相对论知识解释“长剑变成小铁钉”这句话。
斐克小伙剑术精，出刺迅捷如流星，
由于空间收缩性，长剑变成小铁钉.
［解析］高速运动的物体尺寸变短。
［变式训练3］ 地面上认为A，B两个事件同时发生。对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说（如图）哪个事件先发生？
【能力训练】
1．对于伽利略的相对性原理，下列判断正确的是 （ ）
A．力学规律在任何惯性系中都是相同的 B．力学规律在任何参考系中都是相同的
C．任何参考系都是平权的 D．任何惯性参考系都是平权的
2．下列说法正确的是 （ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这
种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越
大
３．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有
薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容 器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（ ）
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
４．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射
光强度增大时，（ ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
５．如图所示，当光敏电阻RG受到光照时，阻值______，非门输入端A 出
现_____电平，输出端Y出现______电平（填“高”或“低”），发光 二
极管LED反向截止，_____发光（填“能”或“不能”），当把光遮住时，RG阻值增大，输入端A出现____电平，Y端是_____电平（填“高”或“低”），二极管正向导通____发光（填“能”或“不能”，）达到路灯白天不亮晚上亮的目的。
６．如图是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其
阻值很大，温度较高时阻值很小，如果热水器中没有水或水温
较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接
通发热器。则在电路图的虚线框内的门电路应是_______门，
当温度较低时，门电路的输入端A是_____电势（填高或低）。
7．如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：
⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。
⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什 么？
⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
专题十七参考答案：
1．AD；2．BC；３．A 解析：电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器相当于一个平行板电容器。当人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使两极板间的距离发生变化，从而导致电容器的电容发生变化．所以选A．
４．ABC
５．减小或降低、低、高、不能、高、低、能。
6.与,高;
7．解：（1）当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得
①
电压表的示数为
②
由以上两式解得 ③
（2）均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数（线性关系）。
（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数，电压表指针指在满刻度的3/4位置时，
代入③式解得 方向向左。
电路
放大
转换
……
执行机构
传感器
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