2015_2016高中物理第六章第二节传感器的应用练案新人教版选修3_2+2015_2016高中物理第十七章波粒二象性章末总结新人教版选修3_5.docx

2015_2016高中物理第六章第二节传感器的应用练案新人教版选修3_22015-2016高中物理 第六章 第二节 传感器的应用练案 新人教版选修3-2当堂检测A组（反馈练）1关于传感器元件功能的描述，下列说法正确的是（ ）A霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电阻这个电学量.B应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量.C干簧管能够将磁场这个非电学量转换成电路的通断.D双金属片能将温度这个热学量转换成电路的通断.答案：BCD2唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是( )A .该传感器是根据电流的磁效应工作的 B. 该传感器是根据电磁感应原理工作的C. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D. 膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流答案：BD3压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了一个判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示下列判断正确的是()A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B从t1到t2时间内，小车做加速度大的直线运动C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动答案：BD4如图为电容式话筒结构示意图，右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的金属振动膜a构成一个电容器，a、 b分别通过导线与恒定电源两极相接。声源S做位移x=Asin(200t)的振动，则下列判断准确的有（ ） Aa振动过程中a、 b板之间的电场强度不变Ba振动过程中话筒会产生电磁波 C导线ac的电流的频率为1000HzDa向右位移最大时a 、b板形成的电流最大答案：BD5神州五号飞船发射升空时，飞船内测试仪台上放有一个压力传感器，传感器上面压一质量为m的物体，火箭点火后从地面加速升空，当升到某一高度时，加速度为a=g，压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的. 已知地球的半径为R，g为地面附近的重力加速度。试求此时火箭离地面的高度_。答案：解析：设此时箭升空高度为h，此处的重力加速度为g，则有F-mg=ma由万有引力定律得 （R+h）2 g=R2g， 又F=mg， 联立解得B组（拓展练）1在蹦床比赛中，可以通过力传感器绘制出运动员与蹦床面间的弹力随时间变化规律的曲线。如图所示为一次比赛中测出的F-t图线，假设在比赛时运动员仅在竖直方向运动，重力加速度g已知。依据图象给出的信息，能求出运动员在蹦床运动中的物理量有()A质量B最大加速度C运动稳定后，离开蹦床后上升的最大高度D运动稳定后，最低点到最高点的距离答案：ABC解析：在01.4 s时间内弹力不变，弹力和人的重力相等，由平衡条件F=mg，可求出运动员的质量，A正确；由图知向上的最大弹力，由牛顿第二定律Fmgma，可求出最大加速度，B正确；由图可知运动稳定后人离开蹦床在空中运动的时间，这样可求出运动员离开蹦床平面上升的最大高度，但无法求出运动员从蹦床平面向下运动的距离，故C正确，D错误 2某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动在P、Q间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大BP上电荷量保持不变CM点的电势比N点的低DM点的电势比N点的高答案：D解析：该题考查平行板电容器和电路的综合问题由C可知当d增大时，电容器的电容减小，选项A不正确由于电容器与电源相接，极板间电压不变，由U可知，C减小，电荷量也减小，选项B错误；在电荷量减小的过程中，通过电阻形成方向由M到N的电流，在外电路中，电势逐渐降低， M点的电势比N点的电势高D选项正确3压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如右图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如下图中甲、乙、丙、丁所示下列判断中不正确的是()A甲图表示电梯可能做匀速直线运动B乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D丁图表示电梯可能做变减速下降运动答案：B解析：若电流保持不变，说明受到的压力不变，即电梯的加速度恒定中电流保持I0不变，说明加速度为零，选项A正确丙图中电流保持2I0不变，说明加速度向上，选项C正确乙图中电流由I0均匀增大到2I0，说明受到的压力由mg均匀增加，即加速度向上均匀增加，即做变加速运动，选项B错误丁图中电流由2I0均匀减小到I0，说明受到的压力也均匀减小到mg，加速度向上均匀减小，选项D正确4. 酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系描述正确的是 ( ).AU越大，表示c越大，c与U成正比BU越大，表示c越大，但是c与U不成正比CU越大，表示c越小，c与U成反比DU越大，表示c越小，但是c与U不成反比解析：若传感器电阻r的倒数与浓度c是正比关系，即. 电路中的电流为 ，电压表示数U=IR=，可见电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增加而增加，故B正确.答案：B5. 用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，a在后。汽车静止时， 传感器a、b的示数均为10N。（1）若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度和方向? (2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？ 解析：（）左侧弹簧对滑块向右的推力F114N，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2=6.0N，滑块所受合力产生加速度a1，由牛顿第二定律得：F1-F2=ma1，所以a1=4m/s2，方向向右； (2) 传感器a的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1=0，所以右测弹簧的弹力变为F2=20N，由牛顿第二定律有: F2=ma2，所以 a2=10m/s2，方向向左，故汽车将沿运动方向做匀减速运动，加速度大小为10m/s2。2015_2016高中物理第十七章波粒二象性章末总结新人教版选修3_5【金版学案】2015-2016高中物理 第十七章 波粒二象性章末总结 新人教版选修3-51光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大光子数目多发射光电子多光电流大；光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大2对光电效应规律的解释.对应规律对规律的产生的解释光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大 (多选)关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C相同频率的光照射不同金属，则从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多【思路点拨】解答本题时应注意以下三个方面：(1)光电效应的瞬时性(s)及产生条件(2)逸出功的计算方法及决定因素(3)光电子数目的决定因素解析：由W0h0可知A正确照射光的频率大于极限频率时才能发生光电效应，即B错由EkhW0可知C对光强一定时，频率越高，则光子的能量越大，单位时间内射向金属的光子数目少，逸出的光电子数少，故D错答案：AC【小结】光电效应实质及发生条件(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电(2)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应针对训练1(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(CD)A光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小故A、B错误，D正确由eU0Ek，EkhW，可知U(hW)/e，即遏止电压与入射光频率有关1Ek曲线如图甲所示的是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线由EkhW0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量2IU曲线如图乙所示的是光电流强度I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中Im为饱和光电流，U0为遏止电压3利用光电效应分析问题，应把握的三个关系(1) 爱因斯坦光电效应方程EkhW0.(2) 光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即EkeU0，其中U0是遏止电压(3) 光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率0的关系是W0h0. (1)研究光电效应的电路如图所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是() (2) 钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大”“减小”或“不变”)，原因是_. 【思路点拨】(1)用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，根据光电效应方程，知产生的光电子的最大初动能相等，根据动能定理比较出遏制电压的大小，光强影响单位时间发出光电子的数目，从而影响光电流(2)光电子吸收能量后，克服金属束缚向外逸出，速度减小，动量减小解析：(1) 设钠的遏止电压为U0，对光电子由动能定理得eU00，又由hW0得U0，同种金属的逸出功W0是相同的，因此入射光频率相同时其遏止电压U0亦相同，A、B错误光电效应现象中，光电流的大小与入射光的强度成正比，C正确，D错误(2) 钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出的过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小 答案：(1)C(2) 减小、光电子从金属表面逸出的过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)【小结】入射光两要素影响光电效应(1) 入射光的频率决定着能否产生光电效应，以及发生光电效应时光电子的最大初动能和遏止电压的大小(2) 入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数，也即为光电流的强度针对训练 2.如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表的读数仍不为零；当电压表的读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eUEkm，由光电效应方程：EkmhW0，由以上二式得：Ekm0.6 eV，W01.9 eV.答案：(1)0.6 eV(2)1.9 eV1. 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性2. 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强3. 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性4. 由光子的能量h，光子的动量p 表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长.由以上两式和波速公式c还可以得出：pc.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片这些照片说明()A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性【思路点拨】 光具有波粒二象性，光子表现为波动性，并不否认光具有粒子性解析：少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出现了干涉条纹，呈现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动性，但不能说光只具有粒子性或只具有波动性，故只有D正确答案：D【小结】 (1) 我们平时所看到的宏观物体，其运动时，我们看不出它们的波动性来，但也有一个波长与之对应例如飞行子弹的波长约为1034 m.(2) 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测(3) 德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配针对训练3从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是(BD)A光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B光的频率越高，光子的能量越大C在光的干涉中，暗条纹处是光子不会到达的地方D在光的干涉中，亮条纹处是光子到达概率大的地方解析：光不是实物粒子，光具有波粒二象性，个别光子表现出粒子性，A错光的频率越高，光子的能量越大，B正确在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错，D正确13