第四章 第三节、第四节+第五章 综合 导学案 （Word版含答案）

高二物理导学案
电磁震荡与电磁波 第三节 无线电波的发射和接收
电磁波谱
第五章 传感器
【学习目标】
1、知道有效发射电磁波的条件，知道调制的概念及调制的两种方法．
2、知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调，了解什么是调谐和解调．
3、认识电磁波谱，知道光是电磁波，了解电磁波各波段的特点和主要用途.
4、了解传感器的概念，知道非电学量转换成电学量的技术的意义．
5、了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理．
6、了解传感器的常用元件的特征
【教材阅读知识提纲与填空】
一、无线电波的发射和接收
1．无线电波的发射
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，要有足够高的振荡频率．频率越高，发射电磁波的本领越大．
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
(2)调制
①定义：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．
②分类
2．无线电波的接收
(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．
(4)检波：调幅波的解调.
3．电视广播的发射和接收
(1)发射：电视广播信号是一种无线电信号．现代电视发射系统中，首先将光信号转变为电信号，再通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．
(2)传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输
(3)接收：电视接收端，接收到高频电磁波信号后，经过解调处理，就可以将得到的信号通过显示设备转变为图像信息．
二、电磁波谱
1．电磁波种类：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．
2．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低顺序把各种电磁波排列成的谱．
3．电磁波特性及用途
(1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播．
(2)红外线：它的波长比无线电波短，比可见光长．所有物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，主要应用于加热或红外摄影．
(3)可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在400 ～ 760 nm之间，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色．不同颜色的光波长(频率)不同.
(4)紫外线：波长范围在5 ～ 370 nm之间，紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质．应用于灭菌消毒；许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，可以设计防伪措施．
(5)X射线和γ射线
X射线：波长比紫外线更短，穿透本领较强.用来检查人体内部器官，金属构件内部的缺陷．
γ射线：波长最短的电磁波，具有很高的能量．穿透能力很强．主要应用：医学上用于摧毁病变细胞，用来治疗某些癌症，也可用于探测金属构件内部的缺陷．
三、认识传感器
1．传感器
(1)定义：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电信号(通常是电压、电流等电学量)输出，或转换为电路的通断的器件或装置．
(2)功能：把非电学量转化为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制.
2．传感器的种类、组成与应用模式
(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器．
(2)组成：传感器主要由敏感元件、转换元件组成．
(3)应用模式：
四、常见传感器的工作原理及应用
1．光敏电阻
(1)特点：在被光照射时电阻发生变化．
(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好.
(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
2．金属热电阻和热敏电阻
(1)金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．
(2)热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线．
(3)作用：金属热电阻和热敏电阻把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．
3．电阻应变片
(1)特点：阻值随着所受机械形变的变化而变化．
(2)原因：电阻与导体的材料、长度和横截面积有关．当金属丝受到拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小.
(3)作用：把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．
【例题精讲】
例1、(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
例2、关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
例3、如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．
例4、(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时(　　)
A．电容器C的带电荷量增大
B．电压表的读数增大
C．电容器C两板间的电场强度减小
D．R1消耗的功率增大
【练习】
1、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下列哪些措施(　　)
A．增大电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数 D．提高供电电压
2、(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是(　　)
A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大
B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐
C．收音机的接收电路是LC振荡回路
D．从接收到的高频率振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐
3、验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态．对于它们发出的光，以下判断正确的是(　　)
A．它们发出的都是红外线
B．它们发出的都是紫外线
C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线
D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线
4、关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有(　　)
A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射
B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射
C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同
D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况
5、关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是(　　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
6、很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是(　　)
A．生物传感器　　　 B．气体传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
7、(多选)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
8、(多选)下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(　　)
A．应变片是由导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压值也越大
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电磁震荡与电磁波 第三节 无线电波的发射和接收
电磁波谱
第五章 传感器
【学习目标】
1、知道有效发射电磁波的条件，知道调制的概念及调制的两种方法．
2、知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调，了解什么是调谐和解调．
3、认识电磁波谱，知道光是电磁波，了解电磁波各波段的特点和主要用途.
4、了解传感器的概念，知道非电学量转换成电学量的技术的意义．
5、了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理．
6、了解传感器的常用元件的特征
【教材阅读知识提纲与填空】
一、无线电波的发射和接收
1．无线电波的发射
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，要有足够高的振荡频率．频率越高，发射电磁波的本领越大．
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
(2)调制
①定义：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．
②分类
2．无线电波的接收
(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．
(4)检波：调幅波的解调.
3．电视广播的发射和接收
(1)发射：电视广播信号是一种无线电信号．现代电视发射系统中，首先将光信号转变为电信号，再通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．
(2)传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输
(3)接收：电视接收端，接收到高频电磁波信号后，经过解调处理，就可以将得到的信号通过显示设备转变为图像信息．
二、电磁波谱
1．电磁波种类：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．
2．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低顺序把各种电磁波排列成的谱．
3．电磁波特性及用途
(1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播．
(2)红外线：它的波长比无线电波短，比可见光长．所有物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，主要应用于加热或红外摄影．
(3)可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在400 ～ 760 nm之间，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色．不同颜色的光波长(频率)不同.
(4)紫外线：波长范围在5 ～ 370 nm之间，紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质．应用于灭菌消毒；许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，可以设计防伪措施．
(5)X射线和γ射线
X射线：波长比紫外线更短，穿透本领较强.用来检查人体内部器官，金属构件内部的缺陷．
γ射线：波长最短的电磁波，具有很高的能量．穿透能力很强．主要应用：医学上用于摧毁病变细胞，用来治疗某些癌症，也可用于探测金属构件内部的缺陷．
三、认识传感器
1．传感器
(1)定义：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电信号(通常是电压、电流等电学量)输出，或转换为电路的通断的器件或装置．
(2)功能：把非电学量转化为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制.
2．传感器的种类、组成与应用模式
(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器．
(2)组成：传感器主要由敏感元件、转换元件组成．
(3)应用模式：
四、常见传感器的工作原理及应用
1．光敏电阻
(1)特点：在被光照射时电阻发生变化．
(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好.
(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
2．金属热电阻和热敏电阻
(1)金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．
(2)热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线．
(3)作用：金属热电阻和热敏电阻把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．
3．电阻应变片
(1)特点：阻值随着所受机械形变的变化而变化．
(2)原因：电阻与导体的材料、长度和横截面积有关．当金属丝受到拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小.
(3)作用：把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．
【例题精讲】
例1、(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　BCD　)
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
例2、关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　D　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
例3、如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．
答案　c、d　减小
例4、(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时(　AB　)
A．电容器C的带电荷量增大
B．电压表的读数增大
C．电容器C两板间的电场强度减小
D．R1消耗的功率增大
【练习】
1、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下列哪些措施(　B　)
A．增大电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数 D．提高供电电压
2、(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是(　ABC　)
A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大
B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐
C．收音机的接收电路是LC振荡回路
D．从接收到的高频率振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐
3、验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态．对于它们发出的光，以下判断正确的是(　D　)
A．它们发出的都是红外线
B．它们发出的都是紫外线
C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线
D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线
4、关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有(　C　)
A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射
B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射
C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同
D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况
5、关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是(　C　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
6、很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是(　D　)
A．生物传感器　　　 B．气体传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
7、(多选)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(　ABC　)
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
8、(多选)下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(　BD　)
A．应变片是由导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压值也越大