高考物理第二轮知识点传感器的应用实例归纳总结复习

时间：2022-11-28 14:00:40 高考物理我要投稿

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　　对X6.4传感器的应用实例

高考物理第二轮知识点传感器的应用实例归纳总结复习

　　学习目标：

　　１、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.

　　２、知道晶体三极管的放大特性.

　　３、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.

　　４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用.

　　自主学习：

　　１、普通二极管和发光二极管

　　（１）二极管具有＿＿＿＿＿＿导电性。

　　（２）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能＿＿＿＿。普通的发光二极管是用磷化镓和磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能。该类发光二极管的正向导通电压大于1.8v.

　　２、晶体三极管

　　（１）晶体三极管能够把微弱的信号＿＿＿＿＿。晶体三极管的三极分别为发射极e.基极b和集电极c.

　　（２）传感器输出的电流或电压很＿＿＿，用一个三极管可以放大几十倍以至上百倍。三极管的放大作用表现为基极b的电流对电极c的电流起了控制作用。

　　３、逻辑电路

　　（１）对于与门电路，只要一个输入端输入为“＿＿”，则输出端一

　　定是“０”；反之，只有当所有输入都同时为“＿＿”，输出才是“１”。

　　（２）对于或门电路，只要有一个输入“＿＿”，则输出一定是“１”；反之，只有当所有输入都同时为“＿＿”时，输出才是“０”。

　　（３）非门电路中，当输入为“０”时，输出总是“＿＿”；当输入为“１”时，输出反而是“＿＿”。非门电路也称为反相器。

　　（４）斯密特触发器是具有特殊功能的非门。

　　典型例题：

　　例１：如图所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，ＲG为光敏电阻，Ｒ1的最大电阻为 ,Ｒ2为，试分析其工作原理。

　　例２：温度报警器电路如图所示，请说明其工作原理。

　　针对训练：

　　1、可以用型号为74LS14的非门集成电路，发光二极管和限流电阻组成一个逻辑电平检测器，电路如图所示。使用时，将检测器的输入端Ａ接到被测点。

　　请分析：当被测点为高电平时，LED是否发光？低电平时呢？说出道理。

　　２、随着人们生活质量的提高，自动干手机已进入家庭洗手间，当人将湿手靠近干手机时，机内的传感器便驱动电热器加热，于是有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，这是因为（）

　　Ａ、改变了湿度Ｂ、改变了温度Ｃ、改变了磁场Ｄ、改变了电容

　　能力训练：

　　1、大多楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。

　　（１）控制电路中接入了哪几种传感器？

　　（２）这几种传感器的信号，应通过哪几种门电路后，再进入执行电路？

　　２、当前大量使用的磁敏器是霍尔元与集成电路制在一起的磁传感器，它有以下两种。

　　(１)一种是“线性”的。它是将霍尔元和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它测量电流的大小。

　　(２)另一种叫做“开关型”的，当磁场到一定程度时它才会输出高电平，而在磁场弱到一定程度时输出低电平（或者相反），也就是说，它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案，利用它测量物体的转速。

　　３、要使例题１中路灯在天更暗时才会亮，应该怎样调节Ｒ1的阻值？并说明原理。

　　４、要使例题２中的热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应怎样调节Ｒ1的阻值？

　　并说明原理。

　　学后反思：

　　参考答案

　　典型例题：

　　例1、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。

　　例2、解析：常温下，调整Ｒ1的阻值使斯密特触发器的输入端Ａ处于低电平，则输出端Ｙ处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度高时，热敏电阻ＲT阻值减小,斯密特触发器输入端Ａ电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Ｒ1的阻值不同，则报警温度不同。

　　针对训练：

　　１、当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端Ａ为高电平，则输出端Ｙ为低电平，故LED发光；当被测点为低电平时，Ａ即为低电平，则输出端Ｙ为高电平，LED不发光。

　　２、Ａ

　　能力训练：

　　１、答：

　　(1)接入了两种传感器：光传感器（通常用的是光敏电阻）；声传感器（通常用的是微型驻极体话筒）。

　　(2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条，即足够暗的光照和足够大的声音，所以要使用与门。

　　２、答：

　　(1)设计方案如右图所示。在Ｃ形软铁芯１上绕制线圈２，霍尔传感器３置入铁芯的间隙中，并与数字毫伏表４相连。线圈中通入的待测电流Ｉ越强，铁芯间隙中的磁场强度就越大，则传感器输出的电压越大。

　　(2)设计方案如图所示。转动物体１的边缘上嵌入一个小永磁体２，霍尔传感器３固定在近旁，并在计数电路和显示屏４相连。物体每转动一周，传感器就输出一个电压脉冲，计数显示的数字就增加１。配合秒表测出在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。

　　３、答：要使在天更暗时路灯才会亮，应该把Ｒ1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端Ａ电压达到某个值（如1.6v），就需要ＲG的阻值达到更大，即天色更暗。

　　４、答：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小Ｒ1的阻值，Ｒ1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。

　　2016届高考物理第一轮复习波的特有现象学案

　　第四课时波的特有现象

　　【要求】

　　1.了解波的反射、折射现象。

　　2.知道波的特有现象---干涉和衍射现象

　　3.熟悉多普勒效应的特点

　　【知识再现】

　　一、波的反射与折射

　　1．波面与波线

　　（1）沿各个方向传播的同一波的波峰(或波谷)在同一时刻构成的圆面叫波阵面（波面）。

　　（2）垂直波面、指向波的传播方向的直线叫做波线，波线用来表示波的传播方向.

　　2．波的反射

　　（1）波遇到障碍物会返回来继续传播的现象叫做波的反射。

　　（2）波的反射中，反射角跟入射角相等.反射波的波长、频率和波速跟入射波相同.

　　3．波的折射

　　（1）波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。

　　（2）在波的折射中，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在这两种介质中对应的速度之比，即 = ，且入射波与折射波的频率相同。

　　思考：波从一种介质进入另一种介质，哪些物理量发生变化，哪些量不变？

　　二、波的叠加原理

　　1．叠加原理：在两列波相遇的区域里，每个质点都将参与两列波引起的振动，其位移是两列波分别引起的位移的矢量和。相遇后仍保持原来的运动状态。

　　2．波在相遇区域里，不干扰，有独立性。

　　三、波的干涉

　　1．产生稳定干涉的条件：两列波的。

　　2．现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，并且振动加强和减弱区互相，形成稳定的干涉图样。

　　3．在干涉现象中：凡到两波源的路程差为

　　处，振动加强；凡到两波源的路程差为处，振动减弱．

　　注意：任意两列波相遇都能叠加，但只有频率相同的同种性质的两列波相遇，才能产生稳定的干涉图样，干涉是叠加的一个特例。

　　四、波的衍射

　　1．现象：波传播过程中偏离绕过障碍物的现象叫衍射。

　　2．产生明显衍射现象的条件是：（或小孔）的尺寸比或能够与波长相比较．

　　五、多普勒效应

　　1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有，使观察者感到波的发生变化的现象，叫做多普勒效应。

　　2．当波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率波源的频率。当波源和观察者相对靠近时，观察者接收到的频率波源的频率。当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率

　　波源的频率。

　　3．一切波都能发生多普勒效应。

　　4．设波源S振动的频率为f，波源和观察者A沿同一直线运动，相对于地面的速度分别为vS和vA。波在介质中的传播速度为vp，且vS<vp，vA<vp，则观察者接收到的频率为 .

　　知识点一波的干涉特点

　　1．产生稳定干涉的条件：两列波的频率必须相同，相差恒定。

　　2．振动加强区和减弱区

　　（1）加强区：当两相干波源振动步调完全一致时，在两列波相遇的区域中的某一点P与两波源S1和S2的距离差满足S1P-S2P=nλ (n=0,1,2 ... )，

　　P为振动加强的点，这些点的振幅为A=A1+A2，其中A1与A2分别为两列波的振幅．

　　（2）减弱区：当两相干波源振动步调完全相同时，若P点满足S1P-S2P=（2 n+1）λ/2 (k=0,1,2,3...)，则P点为减弱点，这些点的振幅为A= A1-A2，特别地，当两列波振幅相同(A1=A2）时，振动减弱点的合振动振幅A=A1-A2=0，根本不振动．

　　注意：①振动加强区和减弱区是稳定的，两区城相互间隔，交替出现．

　　②振动加强和减弱的点的位移并不总等于A1+A2和 A1 -A2，因为这些点在不停地振动．这个质点的位移在（A1十A2）和-（A1+A2）之间变化，是个振动加强的点．

　　③两振源的振动情况相反，上述结论也相反。

　　【应用1】如图所示，S1和S2是湖面上两个完全相同的水波的波源，MN是足够长的湖岸，水波的波长为2m，S1与S2的连线与湖岸垂直，且S1S2=5m，则岸边始终平静的地方共有（）

　　A．1处 B．3处 C．5处 D．无数处

　　导示:岸边到两个波源距离差（波程差）为半波长的奇数倍的地方是始终平静的（振动减弱区）。O点的波程差最大，为5m，其左右各有波程差为3m、1m的平静地点，所以始终平静处一共5处。

　　故选C.

　　类型一波的折射问题

　　【例1】一平面波，以30°的入射角投射到两种介质的交界面，发生的射，折射角为45°，当入射波的波长为10厘米，那么折射波的波长是多少?

　　导示:根据折射定律 = ，又V＝λf

　　有 = = λ2＝10 厘米.

　　类型二波的叠加问题的理解

　　【例2】在一根绳子上相向传播着两个波长相等的半波长的横波。在某时刻，两个横波传播到绳上的AB段时，绳子看起来是完全平直的。则（）

　　A.此时在绳子AB段上，有些质点速度不为零

　　B.此时在绳子AB段上，所有的质点速度都为零

　　C.在这以后，绳子＿L仍有两个半波长的横波向相反方向传播

　　D.在这以后，绳子将继续保持平直状态

　　导示: 波长、振幅均相等的两列半波长的横波I和Ⅱ沿绳分别向右、向左传播。经过一段时间后，它们均传到AB段，此刻，两列波在AB段各点处分别引起的相时平衡位置的位移均等大反向（如图甲），引起的速度均等大同向（如图乙）。根据波的叠加原理可知，AB段各点的总位移等于两个分位移的矢量和，均为零，所以AB段的绳子看起来是平直的；AB段各点总的振动速度等于两个分振动速度的矢量和，故在AB段中点C处速度为零，其他各点速度均不为零。在AC段各点速度均向下，且越靠近A点速度越大；在CB段各点速度方向均向上，且越靠近B点速度越大。此刻AB段各点总的位移和速度如图所示。因为AB段上除中点C外均在运动着，所以此刻在AB上仍然有两个半波长的横波在向右和向左传播着，故选项A,C正确。

　　答案：AC

　　解答这类问题，一般先画出两列波叠加时的各自的波形，然后根据两列波叠加时的位移关系，然后确定振动的合位移，从而确定波形或其它振动参量。

　　类型三波的干涉图象问题

　　【例3】如图所示，s1和s2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，对于a、b、c三点的振动情况，下列判断中正确的是（）

　　（A）b处的振动永远互相减弱

　　（B）a处永远是波峰与波峰相遇

　　（C）b处在此时刻是波谷与波谷相遇

　　（D）c处的振动永远相互减弱

　　导示:b处此刻是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值，振动也是加强，选项A错误，C正确。a处此刻是波峰与波峰相遇，过半个周期后变成波谷与波谷相遇，始终是振动加强的点，并非永远是波峰与波峰相遇的点，选项B错误。c处此刻是波峰与波谷相遇，过半个周期后是波谷与波峰相遇，它们的振动永远互相减弱，选项D正确。

　　故选C、D

　　所谓加强和减弱的区别是指振幅大小的区别。这里要将振幅和位移区分开，不能混为一谈。振幅是指振动的质点所能达到的最大位移，既使在振动最强处，质点的位移仍做周期性变化，甚至可以为零；振动最弱的点，位移总是零。

　　类型三波的衍射条件的理解

　　【例4】图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（）

　　A、此时能明显观察到波的衍射现象

　　B、挡板前后波纹间距离相等

　　C、如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

　　D、如果孔的大小不变，将波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象

　　导示:此时孔的尺寸与波长相近，能观察到明显的衍射现象，所以A选项正确；衍射不改变波速和频率，所以B选项正确；孔扩大后，将逐渐偏离发生明显衍射的条件，所以C选项正确；而波源频率增大，会使波长变小，更加符合明显衍射条件，所以D选项错误。所以选ABC.

　　1．人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要宏亮，是因为( )

　　A．室内空气不流动 B．室内声音多次反射

　　C．室内声音发生折射 D．室内物体会吸收声音