2019-2020学年高中物理沪科版选修1-1学案：第4章 电磁波与现代通信 本章优化总结 Word版含答案

本章优化总结
电磁波与现代通信
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电磁波
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⎪⎧电磁波的发展历程
电磁波的特点
电磁波王国：无线电波、红外线、可见光、
紫外线、X射线、γ射线
无线电
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⎪⎧无线电通信百年回眸
无线电波的发射与接收
信息时代
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⎪⎧人类通信的历程
信息高速公路
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⎪⎧微波通信
卫星通信
光纤通信
移动通信
传感器
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⎪⎧作用：感受外部信息，并按一定规律转换成电信号
组成：敏感元件、处理电路、辅助电源
常见温度传感器的工作原理
应用
电磁波的传播与应用电磁波的传播不需要介质，各种频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，在介质中的传播速度与频率有关．电磁波常用于无线电广播、电视的信号发送，还应用于雷达来执行多种任务．理解电磁波的传播原理，将其等效为匀速直线运动是解决此类问题的基础．
目前雷达发射的电磁波频率多在200
MHz 至1 000 MHz 的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是( )
A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0．3 m 至1．5 m 之间
B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D ．波长越短的电磁波，反射性能越强
[解析] 据λ＝c f
，电磁波频率在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内，则电磁波的波长范围在0．3 m 至1．5 m 之间．雷达是利用电磁波的反射原理，电磁波的产生是依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
[答案] B
传感器问题
传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．其中基本结构由敏感元件、转换元
件组成，我们在解决处理传感器类问题时，应重点理解其敏感元件的作用．针对传感器的原理，我们应从实际问题出发，理解其物理转换过程，理清各物理量间的关系，再结合相关的物理规律，将实际问题转化为物理模型．
如图所示为某种电子秤的原理图，AB 为一均匀的滑线电阻器，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直光滑绝缘的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于自由长度时，P1恰好指在A 端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体的质量，已知弹簧的劲度系数为k，托盘的自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g，求：
(1)托盘上未放物体时，在托盘自重的作用下，P1距A的距离x1．
(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1距A的距离x2．
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与
P 1、P 2间电压的函数关系．
[解析] 托盘移动带动P 1移动，使P 1、P 2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，R 为均匀的滑线电阻，其阻值与长度成正比．
(1)由力平衡可知，m 0g ＝kx 1解得：x 1＝m 0g k
． (2)放上重物重新平衡后有：
m 0g ＋mg ＝kx 2，解得：
x 2＝（m ＋m 0）g k
． (3)由闭合电路欧姆定律知E ＝IR ，对部分电路有
U ＝IR 1，由于R 1R ＝x L
，其中x 为P 1、P 2间的距离所以 x ＝x 2－x 1＝mg k ，解得：m ＝kL gE
U ． [答案] 见解析。