《新教材變化解讀及考法剖析》-高中物理選擇性第5章傳感器

《新教材變化解讀及考法剖析》高中物理選擇性必修第二冊(cè)第5章傳感器《新教材變化解讀及考法剖析》高中物理選擇性必修第二冊(cè)第5章傳感器新教材物理選擇性必修第二冊(cè)變化解讀主題增加、刪除及調(diào)整原因分析安培力與洛倫茲力“會(huì)計(jì)算安培力的大小”調(diào)整為“會(huì)計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的大小”使安培力大小的計(jì)算明確要求在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中電磁感應(yīng)“理解法拉第電磁感應(yīng)定律”調(diào)整為“通過實(shí)驗(yàn)，理解法拉第電磁感應(yīng)定律”中學(xué)生對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解必須建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，故明確提出對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求交變電流“知道交變電流，能用函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流”調(diào)整為“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)交變電流，能用公式和圖像描述正弦交變電流”強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的作用，描述中“公式”比“函數(shù)表達(dá)式”更準(zhǔn)確刪除“通過實(shí)驗(yàn)，了解電容器和電感器對(duì)交變電流的導(dǎo)通的阻礙作用”限于課時(shí)，對(duì)此部分不作要求增加了“了解發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化”強(qiáng)調(diào)應(yīng)用意識(shí)電磁振蕩與電磁波增加“認(rèn)識(shí)電磁普在人類生活和社會(huì)發(fā)展中的作用”刪除多條具體內(nèi)容中類似“在人類生活中社會(huì)中的作用”，統(tǒng)一在上位概念“電磁學(xué)”里體現(xiàn)增加了“初步了解場(chǎng)的統(tǒng)一性和多樣性，體會(huì)物理學(xué)對(duì)統(tǒng)一性的追求”加強(qiáng)物理觀念中“物質(zhì)觀”的教學(xué)，體會(huì)物理中對(duì)統(tǒng)一理論基本目標(biāo)的追求增加了“通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁振蕩”電磁振蕩是比較抽象的概念，實(shí)驗(yàn)可幫助學(xué)生更好地理解電磁振蕩的產(chǎn)生刪除了“了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用”電磁波的應(yīng)用在具體內(nèi)容中有要求，“在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)中的作用”放在電磁學(xué)中的統(tǒng)一說傳感器增加“用傳感器設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置”學(xué)生實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)這部分內(nèi)容動(dòng)手實(shí)踐的作用新教材特點(diǎn)1、突出核心素養(yǎng)理念，培養(yǎng)全面發(fā)展人才新教材從物理觀念的培養(yǎng)、科學(xué)思維的體現(xiàn)、科學(xué)探究的設(shè)計(jì)、態(tài)度責(zé)任的體現(xiàn)等方面突出核心素養(yǎng)理念，培養(yǎng)全面發(fā)展人才。2、考慮學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，優(yōu)化教科書結(jié)構(gòu)新教材從學(xué)生認(rèn)知水平及物理學(xué)科特點(diǎn)兩方面出發(fā)，在學(xué)生合理的認(rèn)知水平發(fā)展下學(xué)習(xí)物理概念、規(guī)律，形成物理觀念，發(fā)展探究能力；在整體的結(jié)構(gòu)安排上，遵從人們認(rèn)識(shí)事物“先現(xiàn)象，后本質(zhì)”的一般規(guī)律。3、聯(lián)系實(shí)際突出STSE的思想新教材從問題引入、分析的實(shí)例、概念和規(guī)律的應(yīng)用、練習(xí)和習(xí)題、多個(gè)方面來貫徹聯(lián)系實(shí)際的原則，突出科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），社會(huì)（Society），環(huán)境（Environment）相互聯(lián)系的思想。教材除了在正文的安排中盡可能注意物理知識(shí)與生活、技術(shù)、社會(huì)的聯(lián)系，還特意設(shè)置了STSE欄目，介紹、探討科學(xué)技術(shù)與社會(huì)之間相互關(guān)聯(lián)的問題。4、關(guān)注社會(huì)發(fā)展反映我國科技進(jìn)步內(nèi)容的選擇上，一是在學(xué)習(xí)經(jīng)典內(nèi)容時(shí)，新教材多用當(dāng)代人生活的實(shí)例；二是盡可能反映新科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展，使教科書有時(shí)代氣息。5、注重基礎(chǔ)，兼顧差異新教材以概念規(guī)律的學(xué)習(xí)為載體打好基礎(chǔ)，注重核心素養(yǎng)的培養(yǎng)；內(nèi)容的設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了一些彈性：設(shè)置“拓展學(xué)習(xí)”欄、章后設(shè)置A、B兩組習(xí)題（A組習(xí)題對(duì)應(yīng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中必修內(nèi)容的要求，B組比《課程標(biāo)準(zhǔn)》中必修內(nèi)容略有超出，供學(xué)有余力的學(xué)生選做）。新教材物理選擇性必修第二冊(cè)《第5章傳感器》變化解讀【變動(dòng)1】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新教材介紹更多新的傳感器，如：自動(dòng)門、便攜式酒精檢測(cè)儀等【考法示例1】1．許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中可能接入的傳感器是（）①溫度傳感器②光傳感器③聲音傳感器④力傳感器A．①② B．②③ C．③④ D．②④【考法示例2】2．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，下列說法正確的是（）A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．該傳感器的敏感元件是線圈D．該傳感器的轉(zhuǎn)換元件是永磁體【考法示例3】3．下列有關(guān)傳感器敘述，正確的是（）A．交警使用的酒精測(cè)試儀是一種物理傳感器，是靠吹氣的壓力來工作B．紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來工作C．紅外線傳感器就是溫度傳感器D．傳感器是將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成非電學(xué)量的一種元件【變動(dòng)2】增加介紹了“傳感器的組成與應(yīng)用模式”【考法示例4】4．酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化。在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．U越大，表示C越大，C與U成正比 B．U越大，表示C越小，但是C與U不成正比C．U越大，表示C越小，C與U成反比 D．U越大，表示C越大，但是C與U不成反比【考法示例5】5．如圖是智能稱重地磅，它使用方便快捷、計(jì)量精度高、反應(yīng)速度靈敏、移動(dòng)方便，這種地磅安裝了應(yīng)變式力傳感器，下列關(guān)于應(yīng)變式力傳感器的說法不正確的是（

）A．應(yīng)變片是由半導(dǎo)體材料制成B．當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之，變小C．傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D．外力越大，輸出的電壓差值也越大【考法示例6】6．關(guān)于“模塊機(jī)器人”的組成部分中相當(dāng)于“人腦”部分的是（

）A．執(zhí)行器 B．傳感器 C．控制器 D．敏感元件【變動(dòng)3】把光敏電阻、金屬熱電阻和熱敏電阻、電阻應(yīng)變片等單獨(dú)成一節(jié)“常見傳感器的工作原理及應(yīng)用”。其中金屬熱電阻和電阻應(yīng)變片是新增介紹的?！究挤ㄊ纠?】7．如圖所示為一種自動(dòng)高溫報(bào)警器的原理圖。在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是（）A．溫度升高至72°C時(shí)，L1亮燈報(bào)警B．溫度升高至72°C時(shí)，L2亮燈報(bào)警C．溫度升高至78°C時(shí)，L1亮燈報(bào)警D．溫度升高至78°C時(shí)，L2亮燈報(bào)警【考法示例8】8．如圖是應(yīng)用光敏電阻設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路。閉合開關(guān)后，用光照向光敏電阻，發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度增加時(shí)，燈變得更亮，下列分析正確的有（）A．光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度增加而增大B．光敏電阻的阻值不隨光照強(qiáng)度的變化而變化C．燈變得更亮，說明電路中的總電阻變小D．燈變得更亮，說明電路中的總電阻變大【考法示例9】9．電磁學(xué)的成就極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步。下列說法正確的是（）A．甲圖是某品牌的無線充電利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖，無線充電時(shí)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B．在乙圖中，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，則斷開瞬間觸頭C馬上離開觸點(diǎn)C．在丙圖中，鉗形電流表是利用電磁感應(yīng)原理制成的，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要切斷導(dǎo)線，就可以方便地測(cè)出通過導(dǎo)線中交變電流的大小D．丁是電容式話筒的電路原理圖，聲波的振動(dòng)會(huì)在電路中產(chǎn)生恒定的電流【變動(dòng)4】把舊教材中“傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”改成“利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)的控制裝置”，增加了“門窗防盜報(bào)警裝置”，要求更高，難度更大?！究挤ㄊ纠?0】10．某同學(xué)用熱敏電阻制作了一個(gè)簡(jiǎn)易自動(dòng)報(bào)警器，熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖甲所示，簡(jiǎn)易自動(dòng)報(bào)警器的電路圖如圖丙所示，請(qǐng)回答以下問題：（1）用多用電表歐姆擋測(cè)繼電器線圈（圖乙所示）的電阻時(shí)，將選擇開關(guān)旋至“”位置，歐姆調(diào)零，測(cè)線圈電阻發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，則應(yīng)把選擇開關(guān)旋至（填“”或“”）進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)正確操作，多用表示數(shù)如圖丁所示，則所測(cè)繼電器的阻值為；（2）為使溫度在達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)，簡(jiǎn)易報(bào)警器響起，單刀雙擲開關(guān)應(yīng)該接（選填“”或“”）；（3）流過繼電器線圈的電流才會(huì)報(bào)警，若直流電源電動(dòng)勢(shì)為（內(nèi)阻不計(jì)），欲實(shí)現(xiàn)溫度達(dá)到或超過報(bào)警器響起，則滑動(dòng)變阻器規(guī)格應(yīng)該選擇。A．

B．

C．【考法示例11】11．傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚ㄈ鐪囟取⒐狻⒙暤龋┺D(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量（通常是電學(xué)量），傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段?；卮鹣旅?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)問題：(1)光傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，圖甲所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中S為發(fā)光儀器，小圓柱是傳送帶上的物品，為光敏電阻，其阻值在有光照時(shí)比沒有光照時(shí)要小得多，為定值電阻。當(dāng)有光照射時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得（選填“高”或“低”）電壓，信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次（選填“高”或“低”）電壓就記數(shù)一次。(2)熱敏傳感器利用由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖乙所示，圖丙是由熱敏電阻作為傳感器的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器的線路圖。為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器報(bào)警，c應(yīng)接在（選填“a”或“b”）處。若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向移動(dòng)（選填“左”或“右”）?！究挤ㄊ纠?2】12．是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料，它以鈦酸鋇為主，滲入多種物質(zhì)后加工而成，目前家用的陶瓷暖風(fēng)器、陶瓷電熱水壺等就是用這種材料做成的。有一個(gè)根據(jù)需要設(shè)定的溫度，低于這個(gè)溫度時(shí)，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個(gè)溫度時(shí)，電阻值則隨溫度的升高而增大，我們把這個(gè)設(shè)定的溫度叫“居里點(diǎn)溫度”。用材料制成的電熱器具有發(fā)熱、控溫雙重功能，應(yīng)用十分廣泛。(1)家用固體電熱滅蚊器就使用陶瓷電熱元件，圖甲為其電阻隨溫度變化的圖像，由圖可知，該材料的“居里點(diǎn)溫度”為；(2)家用固體電熱滅蚊器工作時(shí)的溫度基本恒定在左右，若它的溫度高于，電阻，功率，使其溫度（以上均填變化情況）；反之，也能自動(dòng)調(diào)節(jié)。因此用材料制成的電熱器具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；(3)某同學(xué)利用電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)“過熱自動(dòng)報(bào)警電路”，將電阻安裝在需要探測(cè)溫度的地方，當(dāng)環(huán)境溫度正常時(shí)，指示燈亮；當(dāng)環(huán)境溫度超過電阻的“居里點(diǎn)溫度”時(shí)，電阻變化導(dǎo)致電磁鐵磁性減弱，使警鈴響。請(qǐng)幫他將圖乙所示的電路連接完整。參考答案：1．B【詳解】根據(jù)題意，天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，可知控制電路中接入了光傳感器。即使天黑，沒聲音燈也不亮，可知電路中還接入了聲音傳感器故選B。2．B【詳解】該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，敏感元件是膜片，轉(zhuǎn)換元件是線圈。故選B。3．B【詳解】A．交警使用的酒精測(cè)試儀主要目的是測(cè)量酒精度，它是酒精氣體傳感器，它的阻值隨酒精濃度的變化而變化，不是利用壓力工作的，故A錯(cuò)誤；B．紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來工作，故B正確；C．紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來工作，不是溫度傳感器，故C錯(cuò)誤；D．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件，故D錯(cuò)誤。故選B。4．D【詳解】設(shè)酒精氣體傳感器電阻為r′，酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)R0兩端的電壓。根據(jù)酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，得根據(jù)歐姆定律得整理得由數(shù)學(xué)知識(shí)知，U越大，C越大，但兩者不成正比，也不成反比。故D正確。故選D。5．C【詳解】A．應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，A正確，不符合題意；B．當(dāng)應(yīng)變片拉伸時(shí)，其電阻變大，B正確，不符合題意；CD．傳感器輸出的是上、下兩應(yīng)變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也就越大，C錯(cuò)誤，符合題意、D正確，不符合題意。故選C。6．C【詳解】A．執(zhí)行器相當(dāng)于人的“肌肉”，故A錯(cuò)誤；B．傳感器相當(dāng)于人的“感覺器官”，故B錯(cuò)誤；C．控制器相當(dāng)于人的“大腦”，故C正確；D．敏感元件不屬于“模塊機(jī)器人”的組成部分，故D錯(cuò)誤。故選C。7．D【詳解】由圖可知，溫度升高至78°C時(shí)，水銀與金屬絲接觸，電路接通，L2亮燈報(bào)警。故選D。8．C【詳解】由于用光照向光敏電阻，發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度增加時(shí)，燈變得更亮，則電路的電流變大，總電阻減小，所以光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度增加而減小，則ABD錯(cuò)誤；C正確；故選C。9．C【詳解】A．甲圖是某品牌的無線充電利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖，無線充電時(shí)，發(fā)射線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”，無線充電時(shí)接收線圈部分的工作原理是“電磁感應(yīng)”所以A錯(cuò)誤；B．在乙圖中，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，則斷開瞬間觸頭C不會(huì)馬上離開觸點(diǎn)，因?yàn)锽線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則觸頭慢慢離開觸點(diǎn)，所以B錯(cuò)誤；C．在丙圖中，鉗形電流表是利用電磁感應(yīng)原理制成的電流互感器，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要切斷導(dǎo)線，就可以方便地測(cè)出通過導(dǎo)線中交變電流的大小，所以C正確；D．丁是電容式話筒的電路原理圖，聲波的振動(dòng)會(huì)在電路中產(chǎn)生周期性變化的電流，所以D錯(cuò)誤；故選C。10．220C【詳解】(1)[1]測(cè)電阻時(shí)指針偏轉(zhuǎn)過大，則讀數(shù)太小誤差較大，需要選擇小量程讓讀數(shù)變大點(diǎn)才能減小誤差，所以應(yīng)把選擇開關(guān)旋至擋進(jìn)行測(cè)量。[2]所測(cè)繼電器的阻值為:表盤刻度讀數(shù)倍率=2210=220。(2)[3]由于溫度升高熱敏電阻阻值減小，通過繼電器的電流增大，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，把鐵片向左吸引，所以要讓報(bào)警器響起，則單刀雙擲開關(guān)應(yīng)該接。(3)[4]流過繼電器線圈的電流才會(huì)報(bào)警，若直流電源電動(dòng)勢(shì)為，則回路的總電阻的最小阻值為所以滑動(dòng)變阻器規(guī)