第十三章 第70课时 电磁振荡 电磁波 传感器 利用传感器制作简单的自动控制装置-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

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电磁振荡　电磁波　传感器实验十六：利用传感器制作简单的自动控制装置
1.了解振荡电路中电磁振荡过程的能量转化情况，掌握电磁振荡的周期公式。2.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收。3.掌握制作传感器的常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片的基本特性及工作原理。4.能利用传感器制作简单的自动控制装置。
考点二　电磁波的特点及应用
1.振荡电路：产生大小和方向都做_______迅速变化的电流(即_________)的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为_____振荡电路。2.电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地_____和_____，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的_______、电容器内的电场强度E、线圈内的_____________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。
如图甲、乙、丙、丁、戊五个图代表LC振荡电路中的五个状态。(1)甲图qC最大，i=____；乙图i最大，qC=____；丙图qC最大，i=____；丁图i最大，qC=____；戊图qC最大，i=____。
(2)从甲→乙的过程中，i_____，qC_____；从乙→丙的过程中，i_____，qC_____；从丙→丁的过程中，i_____，qC_____；从丁→戊的过程中，i_____，qC_____。
(3)画出从甲开始计时一个周期内i-t、qC-t图像。
　　　在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法正确的是A.流过电流计的电流方向向左B.电容器的电荷量正在减小C.线圈中的磁感应强度正在增大D.电容器两板间的电场强度恒定不变
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
　　　(2025·浙江6月选考·5)如图所示的LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是
　　　(2025·江苏卷·5)如图所示。将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是
1.麦克斯韦电磁场理论
2.电磁波(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成_______。(2)电磁波的传播_______(填“需要”或“不需要”)介质。在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等于_______________。在同一介质中不同频率的电磁波传播速度是_____的，频率越高，波速_____。 (3)v=_____，f是电磁波的频率。
光速3×108 m/s
3.无线电波的发射(1)发射条件：_____电路和_________信号，所以要对传输信号进行调制。(2)调制方式①调幅：使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变。②调频：使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变。
4.无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率_____时，接收电路中产生的振荡电流最强，这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生_______的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作_____电路。(3)从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作检波。检波是_____的逆过程，也叫作_____。
5.(1)电磁波谱：按照电磁波的_____大小或_____高低的顺序把它们排列成的谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、_______、紫外线、X射线、______。
(2)电磁波谱分类及应用
　　　(2025·江苏苏州市检测)如图所示的磁场中，能产生电磁波的是
　　　(2025·江苏苏州市三模)以下电路中，能够最有效发射电磁波的是
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______量，或转换为电路的_____。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和_____。传感器应用的一般模式如图所示：
2.常见敏感元件(1)光敏电阻①特点：一般情况下，光照越强，电阻越小。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____；随着光照的_____，载流子增多，导电性_____。③作用：把_________这个光学量转换为_____这个电学量。
(2)热敏电阻和金属热电阻①热敏电阻热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻_____，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。
②金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而_____，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
③作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。注意：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。
(3)电阻应变片①作用：电阻应变片能够把物体____这个力学量转换为____这个电学量。②电子秤的组成及敏感元件：由_______和电阻_______组成，敏感元件是_______。③电子秤的工作原理
　　　(2025·江苏省部分学校检测)以下是关于传感器应用的几幅图片，说法正确的是A.如图甲，是测量储罐中绝缘液体高度的装　置，当储罐中液面高度升高时，LC回路中　振荡电流频率将增大B.如图乙，是一种电感式微小位移传感器，　当物体1向左移动时，线圈自感系数变小C.如图丙，是电容式话筒的原理示意图，当　膜片向左运动时，A点的电势比B点的高D.如图丁，是霍尔元件工作原理示意图，干簧管也有相同的功能
　　　(2025·河南卷·11)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图甲所示，保温箱原理图如图乙所示。回答下列问题：(1)图甲中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(填“线性”或“非线性”)的。 
(2)存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图乙中加热电阻丝的c端应该与触头　　(填“a”或“b”)相连接。 
(3)当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图丙所示，则电阻箱接入电路的阻值为　　　Ω。 
(4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为　　　 Ω。 
精练高频考点提升关键能力
1.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特点之一为具有超高速的数据传播速率，5G信号一般采用3.3×109~6×109 Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G采用的是1.88×109~2.64×109 Hz频段的无线电波，则下列说法正确的是A.空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象B.5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快C.5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更　密集的基站D.5G信号比4G信号波长更长
2.(2025·江苏南通市调研)无线电广播系统方框图如图所示，下列关于a、b装置说法正确的是A.a是调制、b是调谐B.a是调制、b是解调C.a是调谐、b是解调D.a是调谐、b是调制
3.(2025·江苏泰州市模拟)如图所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则A.毫米波的频率比可见光高B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流
4.如图所示，线圈L的自感系数0.1 H，直流电阻为零，电容器C的电容为40 μF，电阻R的阻值为3 Ω，电源电动势E=1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，在断开开关的时刻t=0，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为
5.如图(a)所示的LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图(b)所示，则该振荡电路A.0~1×10-6 s电容器处于充电过程B.t=2×10-6 s时磁场能最大C.增大电容器C的极板间距，则周　期会增大D.t=4×10-6 s，电路中电流为零
6.(来自教材改编)如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是A.为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕　电磁铁线圈的匝数B.为了选出质量更大的苹果可以将电源A　的输出电压减小C.为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值D.质量大的苹果将进入上通道
7.(来自教材改编)(2024·北京卷·12)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
8.(2024·浙江1月选考·16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表：
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。
因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路
是　　，定值电阻R的阻值应选　　 kΩ，1、2两端的电压小于　　 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。 
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10 k”电阻挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接
触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙)，由此判断M端为二极管的　　　(填“正极”或“负极”)。 
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性：①采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　、　　、　　　　接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。 
②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　　　(填“增大”或“减小”)。 
不发光，为使报警器正常工作，应　　　(填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光。 
(3)组装光强报警器电路并测试其功能，图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并