(共11张PPT)
第6章 电磁波与信息时代
电磁波谱:(按频率由小到大或波长由大到小)无线电波、红
外线、可见光、紫外线、X射线、y射线
波长由大到小:长波、中波、中短波、短波、微波
电磁波
无线电波}(传播方式()地波2)天波座间波
应用:无线电广播、电视、雷达等
电磁辐射的危害:千扰信号,危害身体健康
电磁波与信息时代
人类“通信”的历程
信息高速公路:微波通信、卫星通信、光纤通信、移动通信
信息时代
互联网的发展
作用:感受外部信息,并按一定规律转换成电信号
传感器
组成:敏感元件、处理电路、辅助电源〕
应用:工业自动化生产、农业自动化生产、家用电
器、航空航天技术等
知识体系网络构建
宏观把握·理清脉络
专题归纳,整合提升
归纳整合·深度升华本章优化总结
电磁波的应用
电磁波是一个很大的家族．有的电磁波波长很长，例如无线电波；有的电磁波波长很短，例如γ射线．但是从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，它们因波长(或频率)不同又表现出不同的特点，也因波长(或频率)不同有不同的用途．
关于红外线，下列说法正确的是( )
A．红外烤箱中的红光就是红外线
B．红外线比可见光更容易发生衍射
C．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
D．可见光比红外线更容易引起固体物质分子共振
[解析] 红外线是看不见的，所以烤箱中的红光不是红外线；红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射；一切物体，包括高温物体和低温物体都在辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使分子发生共振，因而红外线热作用显著，故选项B正确．
[答案] B
热敏电阻的型号及其特点
热敏电阻器(thermistor)是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．
热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类．
分类方式 类别
电阻温度特性 正温度系数、负温度系数
材料 金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷)
结构 珠状、片状、杆状、膜状
工作方式 直热式、旁热式
工作温度 常温、高温、低温
用途 测温控温、辐射能(功率)测量、稳压(稳幅)等
热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用电阻－温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；④利用热惯性作为时间延迟器．
在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，下列判断正确的是
(1)通电前材料温度低于t1，通电后电压保持不变，它的功率( )
①先增大后减小 ②先减小后增大 ③达到某一温度后功率不变 ④功率一直在变化
A．①③ B.①④
C．②③ D.②④
(2)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在( )
A．t1 B.t2
C．t1～t2的某一值上 D.大于t2的某一值上
[解析] (1)当在材料上加电压以后，由于电阻发热，其温度升高，而其电阻率在温度小于t1时，随温度升高而减小，所以电热功率会更大，则材料会发热更快．达到t1后，温度再升高时，电阻率随之增大，电功率将会减小，最终会达到发热功率与散热功率相等，温度保持不变，这就是材料能发热和控温的原因．
(2)控温在t1～t2的某值上．
[答案] (1)A (2)C
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3章末过关检测(六)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．地震发生后，在坍塌的废墟中有大量伤员，为了尽快救出他们，需要使用生命探测仪，这种探测仪器主要接收人体发出的( )
A．可见光 B.红外线
C．紫外线 D.声音
解析：选B.任何物体都能发射红外线，温度越高发射的红外线越强，人体比周围的物体温度高，发射的红外线较强．
2．无线电波中的短波最适合于利用下列哪种方式传播( )
A．地波 B.天波
C．空间波 D.电磁波
解析：选B.天波最适合于短波的传播，地波的传播方式较适合于长波段和中波段的无线电波，而微波与超短波一般采用空间波传播，故B项正确．
3．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法错误的是( )
A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．波长越短的电磁波，反射性能越强
解析：选B.由公式v＝λf可得λmin＝＝ m＝0.3 m；λmax＝＝ m＝1.5 m，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确．
4．电磁波与我们的生活密切相关．下列关于电磁波及其应用的说法中正确的是( )
A．电磁波不会产生污染
B．电磁波不能在真空中传播
C．电饭煲是利用电磁波来加热食物的电器
D．雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备
解析：选D.电磁波会污染人类生活空间，给人类带来麻烦，对人体健康构成威胁．故A错；电磁波能在真空中传播，B错；电饭煲是利用电流的热效应工作的，C错；雷达是利用电磁波工作的，D对．
5．美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林乘“阿波罗11号”宇宙飞船首次成功登上月球，实现了人类几千年来的梦想，当两人在月球上时，即使他们离得很近，也必须靠无线电话(该设备置于头盔内)交谈，这是因为( )
A．无线电设备先进，能确保声音不失真
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．电磁波与声波一样，传播时需要介质
D．声波和电磁波一样，传播时不需要介质
解析：选B.声波是机械波，其传播依赖于介质．电磁波的传播不依赖介质，月球上没有空气，声音不能传播，无线电话用的电磁波可以传播．
6．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用
解析：选D.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以选项A、B、C均正确．交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以选项D错误．
7．下列说法不正确的是( )
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．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
解析：选A.话筒中的声传感器的作用是将声信号转化成电信号，A项错误．B、C、D项都是正确的．
8．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
解析：选C.R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确．
9.演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
解析：选B.电阻完全接入电路，所以电流不受M位移的影响，而电压表与一部分电阻并联，当M向右运动时，电压表示数增大，当M向左运动时，电压表示数减小，当M不动时，在电阻中间位置仍会有电压值．
10．电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号，下列判断不正确的是( )
A．当电视机所在处离电视发射塔较近时，用室内天线也可以接收信号，这是电磁波的衍射现象
B．用室内天线接收时，电视机安放在室内不同位置接收效果不同，这是电磁波在室内反射后产生的干涉现象
C．离电视发射塔较远处要用架设室外天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播
D．有线电视的信号也是通过电磁波传播的
解析：选D.电磁波绕过障碍物进入室内而被电视机天线接收，这是电磁波的衍射现象，故A正确；室内不同位置，由于电磁波在墙壁和其他器物表面反射，然后叠加，形成有的地方强，有的地方弱的现象是波的干涉现象，故B正确；电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播，在离发射塔较远处，由于微波不能直接传送到电视机天线，就要架设室外天线来接收微波，故C正确；有线电视通过传输中的振荡电流来传送信号，不通过空中的电磁波传送，故D错误．
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．将答案填在题中横线上)
11．如图所示将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往RT上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．
解析：多用电表“欧姆”挡，零刻度在右侧，由于热敏电阻是负温度系数的电阻，当擦在上面的酒精蒸发时，温度降低，电阻RT阻值增大，多用电表读数变大，指针左偏；用热风吹时，温度升高，RT阻值减小，多用电表指针右偏．
答案：左 右
12．海湾战争中，“爱国者”导弹成功地拦截了“飞毛腿”导弹的过程，是利用了两颗装有红外望远镜的预警卫星．这两颗卫星每隔几秒钟向伊拉克全国扫描一次，当“飞毛腿”导弹发射时，红外望远镜和红外传感器立刻测到导弹尾部辐射出来的强大信号，卫星马上把信息经地面控制站传到美国作战部，通讯距离(往返)达16万千米，通讯所用时间为________s．“飞毛腿”导弹飞行时间为7分钟，而卫星把信息经地面控制站传到美国作战部及发出指令到“爱国者”雷达系统需要5分钟，“爱国者”导弹从发射到击中“飞毛腿”导弹的过程必须在2分钟内完成．“爱国者”的雷达有效距离为150 km，雷达发出电磁波到接收到电磁波最长时间为________ s．从发现到击中目标有1分钟就够了．从以上可看出，可以轻松进行拦截，这与通信时间极短有很大关系．
解析：通讯所用时间t1＝ s≈0.53 s；雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间t2＝ s＝1×10－3 s.
答案：0.53 1×10－3
三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)在我们生活的小区楼道内装有自动照明开关：晚上有人经过楼道时，开关自动接通；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，请你解释其原理．
答案：这是因为在楼道内装了声光控开关．在晚上，利用声音来控制开关，当人经过时，开关自动接通，而无人时，自动熄灭．而在白天，是利用光照强度来控制开关的，由于白天光照强度大，光控开关一直是断开的，所以不管是否有人经过，开关都是断开的．(10分)
14．(12分)不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰．下面的表格是我国电视频道的划分．
我国电视频道的划分
频道号 1 2 …… 6 …… 68
频率范围/MHz 48.5～56.5 56.5～64.5 …… 167～175 …… 950～958
第13频道至第68频道属于微波中的“分米波”，算出第68频道的波长范围，试猜想一下为什么第13频道至第68频道会称为微波中的“分米波”．
解析：根据λ＝得
λ1＝ m≈0.316 m，(5分)
λ2＝ m≈0.313 m．(5分)
由于波长为“分米”范围，所以称为分米波．(2分)
答案：0.313～0.316 m，波长为分米范围，称“分米波”．
15．(12分)小明同学家里的微波炉的铭牌如下：
型号 WD800B
货号 WD800ASL23?5
产品机号 103120907
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
额定输入功率 1 300 W(微波) 1 050 W(烧烤)
微波输出功率 800 W
额定微波频率 2 450 MHz
外形尺寸 305 mm×508 mm×405 mm
厂家 广东省肇庆市星湖电器实业有限公司
请问这种型号的微波炉的微波波长是多少？用它来烹饪食品时，食品被极化的水分子每秒钟将振动多少次？如果食物吸收微波的能量的效率为90%，那么将食品加热3 min后，食品吸收多少能量？
解析：根据微波频率求波长λ＝＝ m≈0.12 m；(4分)
水分子每秒振动2 450×106次；(4分)
微波输出功率为800 W，
则3 min后食物吸收Q＝P·t·90%＝1.296×105 J.(4分)
答案：0.12 m 2 450×106次 1.296×105 J
16．(14分)如果你想通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？(已知地球的质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
解析：同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期T＝3600×24 s，设卫星离地面距离为h，它绕地球转动的向心力是地球对它的万有引力，(2分)
即G＝m(R＋h)，(4分)
所以h＝ －R(2分)
代入数据，算得h＝3.59×107 m．(2分)
最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时无线电信号传播的最短距离s＝2h，则最短时间
t＝2×＝2×s≈0.48 s．(4分)
答案：0.48 s
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