高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第12讲　电磁波、电磁振荡和传感器

第12讲电磁波、电磁振荡和传感器高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境电磁波与电磁振荡2020.1,T8振荡电路2024.1,T14电磁波的理论知识传感器2023.1,T14传感器的应用2024.1,T16-Ⅲ探究热敏电阻特性及其应用的实验考点一电磁波与电磁振荡统揽主干知识1.电磁振荡的基本规律(1)放电过程:电容器的电荷量、电场都减小,线圈中的电流、磁场都增大,电场能转化为磁场能。

(2)充电过程:电容器的电荷量、电场都增大,线圈中的电流、磁场都减小,磁场能转化为电场能。

(3)电磁振荡的周期和频率(4)电磁振荡的图像

2.对电磁波的理解(1)定义:变化的电场和磁场在空间由近及远地向周围传播形成电磁波。(2)电磁波在空间传播不需要介质。(3)真空中电磁波的速度为3.0×108m/s。(4)电磁波是横波,满足关系v=λf。(5)不同频率的电磁波在同一介质中传播,频率越高,波速越小。3.电磁波谱的特性及应用

电磁波谱特性应用递变规律频率/Hz无线电波容易发生衍射通信和广播波长减小频率增大<3×1011红外线热效应红外线遥感1011~1014可见光引起视觉照明等1014紫外线荧光效应,有较高的能量灭菌消毒、防伪1014~1016X射线穿透能力强医用透视、安检1016~1019γ射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗>1019研学选考命题(2020浙江1月选考)如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端,t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(

)A.LC回路的周期为0.02sB.LC回路的电流最大时,电容器中电场能最大C.t=1.01s时,线圈中磁场能最大D.t=1.01s时,回路中电流沿顺时针方向C【解析】

以顺时针电流为正方向,LC电路中电流和电荷量变化的图像如图所示,t=0.02

s时,电容器下极板带正电荷且电荷量最大,根据图像可知周期为T=0.04

s,故A错误;根据图像可知电流最大时,电容器中电荷量为零,电场能最小为零,故B错误;t=1.01

s时,经过25T,根据图像可知此时电流最大,电流沿逆时针方向,说明电容器放电完毕,电场能全部转化为磁场能,此时磁场能最大,故C正确,D错误。角度衍生练1.随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则下列说法正确的是(

)A.甲、乙波的频率都比可见光的频率小B.真空中甲波的传播速度比乙波的慢C.测量体温时使用的测温枪探测的是乙波D.真空中甲波比乙波更不容易绕过障碍物A【解析】

由图可知甲、乙波的波长都比可见光的波长长,可知甲、乙波的频率都比可见光的频率小,故A正确;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108

m/s,故B错误;测量体温时使用的测温枪探测的是红外线,而通信用的是无线电波,故C错误;波长越长的波越容易发生衍射,甲波的波长比乙波的长,所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物,故D错误。2.我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器,将意念对应的低频神经信号,通过高频载波无线传输给体外仪器。则(

)A.高频载波属于纵波B.使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制C.体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等D.体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号B【解析】

高频载波是电磁波,属于横波,A错误;使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制,B正确;体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等,C错误;体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号,D错误。3.为了测量储液罐中液体的液面高度,有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波,再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波,这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率,进而再获知电容C的值(L值已知),从而测量储液罐内的液面高度。下列分析判断正确的是(

)A.该装置适用于测量任意种类液体的液面高度B.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关C.当装置使用过久电源电动势减小时,测量的液面高度比真实值偏小D.当储液罐内的液面高度降低时,所测到的LC回路中电流的振荡频率变小B【解析】

该装置适用于测量不导电液体的液面高度,A错误;该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关,则当装置使用过久电源电动势减小时,振荡电路的周期和频率不变,则测量的液面高度和真实值一致,B正确,C错误;当储液罐内的液面高度降低时,根据

,正对面积减小,则C减小,根据

,所测到的LC回路中电流的振荡频率变大,D错误。考点二传感器统揽主干知识1.传感器工作过程

2.光敏电阻(1)光敏电阻的材料是一种半导体,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性能变好,即光敏电阻的阻值随光照的增强而减小。(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。(3)光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管,是依据光敏电阻的阻值随光照强弱的变化而变化的原理制成的。光电传感器有非常广泛的应用,如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等。3.电容式传感器(1)电容器的电容取决于极板的正对面积S、极板间距d、极板间的电介质这几个因素。如果某个物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化,那么这种电容器就被称为电容式传感器。(2)电容式传感器是一种多功能传感器,可以把压力、转角、位移、压强、声音等非电学量转换为电容这一电学量。分析原理时,关键要搞清楚是将哪个非电学量转换为电容,然后结合电容的决定式来分析。4.热敏电阻与金属热电阻的比较

比较项热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且变化得非常明显,电阻率随温度升高而减小电阻率随温度的升高而增大R-T图像

制作材料半导体金属导体优点灵敏度好化学稳定性好,测温范围大作用将温度这个热学量转换为电阻这个电学量研学选考命题(多选)(2023浙江1月选考)下列说法正确的是(

)A.利用电容传感器可制成麦克风B.物体所受合外力越大,动量变化越快C.利用红外传感器可制成商场的自动门D.若物理问题中牛顿运动定律不适用,则动量守恒定律也不适用ABC【解析】

声音使振动膜片振动,改变两极板间距离,使声音信号转换成电信号,则可以利用电容传感器制成麦克风,故A正确;由动量定理有F合t=Δp,可得

=F合,可知物体所受合外力越大,动量变化越快,故B正确;人体可以向外界释放红外线,感应装置接收到红外线后,可以开门,则可以利用红外传感器制成商场的自动门,故C正确;牛顿运动定律只适用于宏观低速问题,不适用于微观高速问题。而动量守恒定律既适用于宏观低速问题,也适用于微观高速问题,故D错误。角度衍生练1.(2024浙江台州期末)某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力,电容器的上极板是一片弹性金属膜,微小物体放置在金属膜中央会使其下凹,测量时先把开关拨到a,电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足关系式,则下列说法正确的是(

)A.微小物体质量越大,开关拨向a时,电容器存储的电荷量越少B.开关由a拨向b瞬间,流经电流传感器的电流最大C.开关由a拨向b后,该振荡电路发生阻尼振荡,但周期不变D.测量时,传感器检测到的电流频率越大,表示微小物体质量越大C2.(2024浙江模拟)如图为一个简易的高温报警器原理图。RT为热敏电阻,S为斯密特触发器,其工作特点是当A端电势上升到高电势1.6V时,Y端从高电势跳到低电势0.25V;当A端电势下降到低电势0.8V时,Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V,下列说法正确的是(

)A.A端为高电势时蜂鸣器报警B.温度升高,热敏电阻阻值增大C.滑片P向b端移动,可提高温度报警器的报警温度D.若无斯密特触发器,可通过将RP与RT调换位置实现同样的功能C【解析】

A端为高电势时,Y端从高电势跳到低电势,小于蜂鸣器工作的电压,不报警,A错误;根据题意可知,温度升高,热敏电阻阻值减小,B错误;滑片P向b端移动,接入电路中的电阻减小,根据串联电路特点,有