教师用书第3章电磁技术与社会发展

第一节电磁技术的发展课标解读重点难点1.简单了解古代对电和磁的认识．2.知道近代电磁技术对生产和生活的影响．3.了解现代电磁技术的发展．4.知道能源的分类及其利用方式．5.了解电机的发明对能源利用的作用. 1.对电和磁的认识．(重点)2.能源的分类及利用方式．(重难点)3.电机的发明对能源利用的作用．(重点)电磁技术的发展(1)公元前585年，古希腊哲学家泰勒斯有对用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体的现象的描述．(2)①我国西汉末年，有对经过摩擦的玳瑁吸引微小物体的记载．②东汉王充把琥珀被摩擦后可以吸引微小物体，与磁石吸引针的现象同时提出．③我国古代利用磁石指南的特性发明的指南针，是电磁领域的第一个重大发明．(3)1800年，伏打发明了电池．(4)1820年，奥斯特发现电流的磁效应．(5)1831年，法拉第发现电磁感应定律．(6)1866年，西门子发明实用的自激式直流发电机．(7)19世纪80年代末，特斯拉等发明交流输电技术．(8)19世纪末期，莫尔斯发明的电报和贝尔发明的电话，开始改变人类的信息交流方式，随后马可尼发明了无线电通信.20世纪早期，出现了广播和电视，彻底改变了人们传递信息的方式．(9)20世纪末期出现的互联网是电磁技术对人类的又一重大贡献．2．思考判断(1)白炽灯是爱迪生发明的．(√)(2)亨利在1827年发明了实用的电磁铁．(√)3．探究交流发展电磁技术有何现实意义？【提示】建立在电磁技术基础上的电力工业，信息产业，电子电器制造业等早已成为能源与电机1.基本知识(1)按基本形态分类能源可分为一次能源和二次能源．一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源，如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等．二次能源是指由一次能源进行加工转换而得到的能源产品，如蒸汽、电力、煤气、石油制品等． (2)按再生性分类 可将能源分为再生能源和非再生能源．再生能源主要有水力、风力、太阳能等，非再生能源主要有煤炭、石油、天然气等．(3)按应用的广泛程度能源又可分为常规能源和新能源，属于常规能源的有煤、石油、天然气等，而太阳能、核能等属于新能源．(4)发电机发电机是把其他形式的能量转化成电能的装置．(5)电动机电动机是把电能转变为机械能的装置．2．思考判断(1)电能是一次能源．(×)(2)电动机是将机械能转化为电能．(×)3．探究交流随着电磁技术与社会的发展，就连在偏僻的农村，电动自行车也逐渐代替了笨重的摩托车．你知道二者的主要区别是什么吗？电动自行车有什么优点？【提示】 区别：摩托车由内燃机驱动，电动自行车由电动机驱动．能源及其利用 1．按再生性，能源分为哪几类？2．按应用的广泛程度，能源分为哪几类？1．按基本形态分类⎩⎪⎨⎪⎧ 一次能源：自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源⎩⎪⎨⎪⎧煤炭、石油、天然气水力、风力、太阳能等二次能源：由一次能源进行加工转换而得到的能源产品⎩⎪⎨⎪⎧ 蒸汽、电力煤气、石油制品等 2．按再生性分类⎩⎪⎨⎪⎧ 再生能源：水力、风力、太阳能非再生能源：煤炭、石油、天然气等 3．按应用的广泛程度分类⎩⎪⎨⎪⎧常规能源：煤、石油、天然气等新能源：太阳能、核能等 “能源危机”是当今世界各国共同面临的问题．对此，以下措施可行的是( )A ．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品B ．关闭现有的火力发电站C ．各地都要新建水力和风力发电站D ．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代【解析】 节约能源、提高能源利用率，可以有效地应对能源危机，故A 正确；风力、水力发电受地域环境的限制，不能推广，因而不能关闭火力发电站，故B 、C 均不正确；核能和太阳能受技术等条件的限制，还不能大规模利用，也不能停止使用石油，故D 也不正确．【答案】 A1．以下说法正确的是( )①煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能②汽油是一种清洁能源 ③水能是可再生能源④煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的A ．①②B ．③④C ．①③D ．②④【解析】 石油、天然气都是古代动、植物经地壳的变迁转化而来的，植物的叶子在阳光的作用下，吸收二氧化碳，通过光合作用把太阳能转变成植物的化学能，植物又是动物的饲料，动物把植物的化学能转变成动物的化学能，故煤、石油、天然气实际上是地球储存的太阳能，它们的储量是有限的，故①正确，④错；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，生成一些有毒气体，②错；水能是可再生能源，③正确．【答案】电机与能源 1．电机分哪几类？2．电机在能源的利用中起到了什么作用？1．电能是应用最广泛的能源，通过电机可使电能与其他形式的能相互转换．2．电机⎩⎪⎨⎪⎧发电机：把其他形式的能转变成电能电动机：把电能转变成机械能 一次能源可以通过转换成电能再加以利用．3．电机把一次能源转换成机械能的过程如下：下列说法中正确的是( )①电机指的是电动机②电机可使电能与其他形式的能源相互转换③发电机把其他形式的能量转变成电能④电动机把其他形式的能量转变成电能A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④ 【解析】 逐项分析如下： 选项诊断 结论 ①发电机和电动机统称为电机 × ②发电机把其他形式的能量转变成电能，电动机是把电能转换为需要的机械能．即电机使电能与其他形式的能源相互转换 √ ③发电机把煤、风力等一次能源的其他形式的能量转换为二次能源——电能 √ ④ 电动机是把电能转换为需要的机械能×2．下列说法中正确的是( )A ．电动机的发明，实现了机械能向电能的大规模转化B ．发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的C ．电磁感应说明电流通过感应能产生磁D ．水电站的发电机，工作时把水的机械能转化为电能【解析】 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，电动机的发明，实现了电能向机械能的转化．发电机是利用电磁感应原理制成的，水电站的发电机，工作时把水的机械能转化为电能．电磁感应说明利用磁场能够产生电能．故D 正确．【答案】 D【备课资源】(教师用书独具)“神通广大”的电磁波无线电波的波长较长，它易于绕过障碍物在空间传播．无线电波广泛应用于广播电视信号的传递、传真、无线电通讯、雷达侦测、飞机和轮船的导航等方面．可见光包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种颜色的光．它主要作用是引起视觉．红外线、紫外线、X射线和γ射线都是人眼无法看见的．红外线是波长介于红光和无线电波之间的电磁波，一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高辐射的红外线越多，红外线最主要的特性是热作用强，工业上常用红外线烘干喷漆，生活中用红外线加热、烘烤食品，医疗上用红外线进行理疗，应用红外线还可以进行遥控．电视机、空调等遥控器可发出不同波长的红外线，来实现对各种设备的遥控．紫外线的波长介于紫光和X射线之间．其主要特性是化学特性强，紫外线能杀死微生物，医院里常用它来杀菌消毒．紫外线还有荧光效应，验钞机就是利用这一特性鉴别钞票真伪的．适量的紫外线照射有助于人体合成维生素D，从而促进人体对钙的吸收．但过量的紫外线照射会引起皮肤变黑、粗糙，甚至病变致癌．大气中的臭氧层阻挡了大量紫外线的进入，使地球上的生物获得了良好的生存环境．X射线和γ射线是波长很短的两种电磁波，它们都有很强的穿透能力．X射线常用于医疗上透视人体，拍摄骨髓的X光片．1．发明电话的是()A．莫尔斯 B．爱迪生C．赫兹D．贝尔【答案】 D2．比较下列各类传递信息的方法，在相同时间内能传递信息最多的是()A．电话B．电报C．书信D．可视电话【解析】电话只传递声音，电报、书信只传递文字，可视电话声音、文字、图象均可传送，所以可视电话传递信息最多．【答案】 D3．(多选)光纤通信具有的优点是()A．频带宽，容量大B．中继距离长C．抗干扰性好，保密性强D．成本低，传输质量高【解析】光纤通信由于具有频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强、成本低、传输质量高等许多优点，成为当今世界最有发展前途的通信技术，故A、B、C、D 均正确．【答案】ABCD1．发明电报的是()A．莫尔斯 B．爱迪生C．马可尼 D．贝尔【答案】 A2．比较常见光、无线电波以及激光在真空中的传播速度的大小，可知()A．常见光最大 B．无线电波最大C．激光最大D．三者相同【解析】三者均属于不同频率的电磁波，它们的速度在真空中全为3×108 m/s，故选项D正确．【答案】 D3．在下列装置中，既能发射又能接收电磁波的是()A．收音机 B．移动电话C．固定电话D．电视机【解析】收音机和电视机只能接收电磁波，固定电话接收和发送的是电流信号，只有移动电话可发射和接收电磁波．【答案】 B4．在光纤通信中，用来传递信息的光应该是()A．普通光源发出的光 B．太阳光C．激光D．以上三种光【解析】激光具有很好的单色性和方向性，是理想的通信光源．【答案】 C5．关于信息高速公路，下列说法正确的是()A．信息高速公路是为邮车设计的专用公路B．信息高速公路是车辆可高速通行的公路C．信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道D．信息高速公路上信息传播速度接近超音速飞机的速度【解析】信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道，故A、B错，C对；信息高速公路上信息的传播速度接近光速，故D错．【答案】 C6．(多选)下列说法中正确的是()A．电动机的发明拓宽了能源利用的渠道B．电动机是将磁场能转化成机械能C．电动机有直流电动机和交流电动机D．电动机的发明开启了以电的应用为标志的“第二次工业革命”【解析】电机使各种能源以电能为中介相互转化，A项正确；电动机是将电能转化成机械能，故B项错误；电动机分为直流电动机和交流电动机，故C项正确；第二次工业革命以电的应用为标志，D项正确．【答案】ACD7．(多选)在飞机上使用下列哪些物品会干扰飞机的通讯系统()A．手机 B．MP3C．手提电脑D．单放机【解析】飞机通讯系统依靠电磁波来工作，所以手机、手提电脑在使用时，也会辐射较强的电磁波，所以A、C不可用．【答案】AC8．(多选)下列哪种情况会使人受到电磁波的危害较大()A．电磁波强B．电磁波频率高C．电磁波频率低 D．照射时间长【解析】电磁波越强，频率越高，照射时间越长，能量越多，对人的危害越大．【答案】ABD9．(多选)关于交流发电机，下列说法正确的是()A．交流发电机由线圈、磁极两部分组成B．在线圈旋转过程中穿过线圈的磁通量保持恒定C．外电路通过电刷与发电机相连D．由于产生的电流大小、方向随时间变化，所以连接发电机的电灯也忽明忽暗【解析】发电机线圈转动过程中，线圈中的磁通量随时间周期性变化，B错；由于变化很快，所以电灯亮度来不及变化，电灯发光稳定，D错．【答案】AC10．下列关于电机的说法，不正确的是()A．电机就是发电机B．电机实现了电能和其他形式能源的相互转换C．发电机使人类获得了高效清洁的电能D．电机包括电动机和发电机【解析】电机包括电动机和发电机，前者是把电能转化成其他形式的能，后者是把其他形式能转化成电能．【答案】 A11．当今时代，对我们工作和生活影响最大的电磁波技术是()A．电视B．互联网C．移动电话D．无线电广播【解析】移动电话可以拨打电话，也能够接听电话，它正在改变着我们的社会，改变着我们的生活，给人们工作和生活带来有利与不利的影响．【答案】 C12．电动自行车已成为很多同学的交通工具，电动自行车通过电瓶给电动机供电，电动机转动推动电动自行车前进，请画出电动车前进过程中的能量转换方框图．【解析】【答案】见解析课标解读重点难点1.知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见的传感器的种类有所了解．2.了解温度传感器的基本原理．知道温度传感器具有将温度信号转变为电信号的功能．3.了解常见传感器在林业、农业、生活和航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便. 1.传感器的定义．(重点)2.温度传感器．(重难点)3.传感器的应用．(难点)什么是传感器(1)传感器是各种测量和自动控制的感觉器官，能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置．(2)传感器感受的常常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等；而它的输出大多是电学量，如电压、电流、电荷等．2．思考判断(1)传感器是一种联络传递感性的设备．(×)(2)传感器是一种感知、探测物理量的工具．(×)(3)传感器能将被测量的非电学量转换成电学量．(√)3．探究交流在日常生活中，人们不必直接接触，就可以控制一些机器，试举一些生活中的例子，看哪些生活用品是通过传感器来完成的．【答案】常用传感器1.基本知识(1)常用的传感器有温度传感器、红外线传感器、生物传感器等．(2)温度传感器能把温度的高低转换成电信号，通常是利用物体的某一性质随温度的变化而改变的特性制成的，如利用半导体材料制成的电阻器，其电阻会随温度的变化而变化，用它可制成温度传感器．(3)红外线传感器的原理是：接受携带信息的红外线，转化为电信号，从而得到辐射源的相关参数或信息，利用红外线传感器可实现无接触测量．(4)生物传感器是利用各种生物或生物物质特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器．日常生活中，有很多不必直接接触就可以控制的机器，例如用红外线控制电视的开关、声控照明灯等．2．思考判断(1)光敏电阻受到的光照越强，电阻越小．(√)(2)非接触式测温仪不用直接接触就能感知人的体温是应用了光敏电阻作为敏感元件．(×)(3)热敏电阻一定是随温度的升高其阻值增大．(×)3．探究交流商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．你知道电子秤是利用什么原理工作的吗？【提示】电子计价秤是利用压力传感器工作的.1．传感器的应用流程怎样？2．常见传感器的工作原理是什么？1．传感器的定义能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器．2．应用传感器的流程传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等．(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．3．常见传感器的工作原理(1)双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．应用：电熨斗、恒温箱等．(2)热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．(3)光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：工业自动化控制、光电计数器等．(4)红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．(5)另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器等．(多选)关于传感器的下列说法正确的是()A．电视机遥控器就是一个传感器B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用【审题指导】根据传感器的特性、原理及应用来分析．【解析】电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．故选B、C.【答案】BC传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节.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进行工作的B．该传感器是根据电磁感应的原理进行工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流【解析】当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流．从而将声音信号转化为电信号．可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确．【答案】 B【备课资源】(教师用书独具)你知道哪些地方禁止使用手机吗？手机的第一大禁地是飞机内．手机在待机或者通话状态下都会有信号发出，尤其是在通话状态的时候，其信号的强度非常大，并且专家已经指出，这种强大的电子信号极有可能影响到飞机上的敏感电子系统和导航系统，甚至会引发空难．早在1994年，美国就有报告指出飞机受到手机信号的影响导致导航系统出错，使飞机偏离了预定的飞行轨道．现在各大航空公司都禁止乘客在飞机上使用手机，而有些地区也已经开始立法禁止在飞机上使用手机．所以大家出门坐飞机时，为了你的安全，请关掉你的手机．手机的第二大禁地是医院．有没有想过你在医院里打手机有可能会成为杀人凶手？这并不是耸人听闻，因为手机发出的电磁波会影响到医院内的医疗设备，如果有病人在做手术而仪器又受到干扰，情况就非常危险，有可能会危及患者的生命．现今，已有证据显示，手机信号会对心脏起搏器、助听器等医疗设备有干扰，而且医生也会建议在身体心脏内装有心脏起搏器的病人不要把手机放在心脏附近，最好能做到远离身体携带．所以大家进入医院后最好不要打开手机，很可能你亲人的生命就掌握到你的手中．手机的第三大禁地是加油站．在加油站内和加油站周围的大气中，一般都存在挥发性的汽油气体，而有些环境较差的加油站的地面上就有汽油的污渍，只要有小小的火花，就有可能导致这些气状物体的爆炸．而手机的通话瞬间会有极小的火花，并且如果手机机体老化，内部电路出现短路现象，火花的情况就会更加严重．如果空气中的易燃气体浓度大，极易引发爆炸．现在大家去加油站加油，很自然的都会把汽车的引擎关掉，如果大家想自己的生命更有保障，也请关闭你的手机.1．电子秤使用的是()A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器 D．红外线传感器【解析】电子秤的使用需要将被称物体对受压面的压力信息的大小转换成电信号处理，故C项正确．【答案】 C2．(多选)下列说法正确的是()A．热敏电阻和热电阻都是温度敏感元件，二者具有相同的电阻—温度特性B．传感器是由敏感元件、处理电路及辅助电源组成的装置C．温度传感器是一种将外部温度信号转换为电信号的电子装置D．向空调传递室内温度信息的设备是一种湿度传感器【解析】热敏电阻和热电阻具有不同的电阻—温度特性．热敏电阻的特性是电阻值随温度升高而减小，而热电阻的特性是电阻值随温度升高而增大，故A错；向空调传递室内温度信息的是一种温度传感器，故D错，B、C选项正确．【答案】BC3．如图3－3－1所示是一火警器的部分电路示意图，其中R2为用负温度系数热敏电阻做成的传感器，电表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()图3－3－1A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小【解析】敏感元件是半导体负温度系数热敏电阻，当该电阻所在处出现火警时，温度急剧升高，电阻R2变小，使得电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，即U变小，因干路电流的增大而带来R1上的电压增大，所以并联部分的两端电压是减小的，使得电流表的示数减小．选项D正确．【答案】 D4．光敏电阻(硫化镉)的电阻率与所受光照的________有关，随光照________的增大，电阻率________．【解析】熟悉光敏电阻的特性是解题关键．【答案】强度强度减小1．下列物理量中是电学量的是()A．压力 B．声音C．温度 D．电流强度【解析】压力、声音、温度等都是非电学量，而电流强度是电学量．故选D.【答案】 D2．空调实际利用了下面哪种传感器()A．压力传感器 B．温度传感器C．光传感器D．磁传感器【解析】空调中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.【答案】 B3．火灾报警器使用的是()A．光传感器B．温度传感器C．红外线传感器 D．超声波传感器【解析】火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．【答案】 A4．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是()A．温度传感器 B．压力传感器C．湿度传感器 D．气体传感器【解析】交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．【答案】 D5．(多选)关于电子秤中应变式力传感器的说法中正确的是()A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大【解析】应变片多用半导体材料制成，故选项A错，B对；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，D对．【答案】BD6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】红外线报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，有光电效应则无电流通过，红外线报警器则通过另外的装置联系采取一定的动作．【答案】 A7．家用电饭锅使用的传感器类型是()A．温度传感器 B．声音传感器C．红外传感器 D．湿度传感器【解析】家庭用的电饭煲里有温度传感器，通过这个传感器可以将温度信息转化为电信号，经过电饭煲内部电路处理后，作为控制电饭煲温度的信号．在这个过程中，传感器是电饭煲自动控制系统中的一个重要组成部分．【答案】 A8．(多选)如图3－3－2，R1是一个负温度系数的热敏电阻，下列说法正确的是()图3－3－2A．当R1处温度升高时，电压表电压升高B．当R1处温度升高时，电压表电压降低C．当R1处温度降低时，电压表电压没有明显变化D．当R1处温度降低时，电压表电压降低【解析】R1温度升高，R1的电阻减小，使总电路电流增大，即通过R的电流增大，所以电压表示数升高，反之降低．【答案】AD9．(多选)传感器的作用是采集信息，它能够将()A．力学量转化为电学量。