【创新设计】2021-2022学年高二物理人教版选修3-3学案：第九章 第2讲 液体

§9.2 液体制作：_____________审核：______________班级： .组名： . 姓名： .时间：年月日【学习指导】：1兴趣、好奇心、不断尝试、自主性、积极性2动脑思考，头脑清晰3狠抓落实，而且要有具体的落实措施4听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的5独立、限时、满分作答6不仅要去学习，而且要学出效果，还要提高效率。

7保证效果就要每个点都要达标。

达标的标准是能够“独立做（说、写）出来”，不达标你的努力就体现不出来8该记的记，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠！9费曼学习法：确定一个学习的知识点；假设你在教授别人该知识点；遇到卡壳时回顾相关知识点；简化你的语言，达到通俗易懂的程度。

该法尤其适合概念、定义、定理、定律等的理解和记忆。

10明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、应用灵活11总结：11.1每题总结：每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法11.2题型总结：先会后熟，一种题型先模仿、思考，弄懂后，总结出这类题型的出现特征、解题方法，然后再多做几道同类型的，直到遇到这种题型就条件反射得知道怎么做11.3小节总结：总结该小节的知识结构、常见题型及做法11.4章节总结：总结该章节的知识结构、常见题型及做法12多做多思，孰能生巧，熟到条件反射，这样一是能见到更多的出题方式，二是能提高做题速度13根据遗忘曲线，进行循环复习14步骤规范，书写整洁，条理清晰15步骤一步一步的写，最好不要把几个公式合成一个式子来写，因为有步骤分16错题本的建立：在每次发的试卷资料的右上角写上日期，同一科目的试卷按日期顺序放好。

在做错的题号上画叉号，在不会做的题号上画问号，以后就是一本很好的错题集。

其他资料亦如此处理。

这种方式简单实用。

同时，当你积攒到一定程度，看到自己做过的厚厚的资料，难道不会由衷的产生一种成就感么？！【一分钟德育】(将下面的内容对照自身，理论要落地)成人之间，听话要听音儿1.“我来买单”和“我来买单吧”是两个意思。

2电动势[学习目标] 1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置． 2.了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动的过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系．(难点) 3.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式．(重点) 4.了解电源内电阻．电源[先填空] 非静电力：(1)非静电力的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能．(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用． (3)电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置． [再思考]从功能关系的角度分析：非静电力做功和静电力做功是否相同？为什么？【提示】 静电力做功与非静电力做功不同，静电力做功是将电能转化为其他形式的能，而非静电力做功是在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能．[后推断](1)在电源内部静电力做负功．(√)(2)非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极．(√)(3)静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能削减．(×)(4)在电源外部静电力使正电荷定向移动，在电源内部是非静电力使正电荷移动，因而形成电流．(√)电源的电动势和内阻 [先填空]1．电动势(1)物理意义：反映电源非静电力做功的本事的大小．(2)大小：在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功．即E ＝W 非q.(3)单位：伏特(V)．(4)大小的打算因素：由电源中非静电力的特性打算，跟电源的体积无关，跟外电路也无关． (5)常用电池的电动势干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池1.5 V2 V3 V 或3.6 V1.2 V2.内阻：电源内部导体的电阻．3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h 或mA·h.[再思考]对于不同型号的干电池，其电动势均为1.5 V ，这说明白什么？【提示】 电动势是描述电源属性的物理量，其大小打算于非静电力做功的性质，与电池体积无关．不同型号干电池只是容量不同．[后推断](1)电源的电动势就是电源两端的电压．(×) (2)全部电池的电动势都是1.5 V ．(×)(3)电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．(√)(4)电动势公式E ＝W q 中的W 与电压U ＝Wq中的W 是一样的，都是电场力做的功．(×)(5)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本事大．(√)预习完成后，请把你认犯难以解决的问题记录在下面的表格中问题1 问题2 问题3 问题4同学分组探究一 对非静电力的理解(深化理解)第1步 探究——分层设问，破解疑难 1．非静电力做功与静电力做功有何区分？ 2．不同的电源非静电力相同吗？第2步 结论——自我总结，素能培育 1．模型类比(1)抽水机：如图2－2－1，水池A 、B 的水面有确定的高度差，若在A 、B 之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A 运动到水池B .A 、B 之间的高度差很快消逝．在这种状况下，水管中只可能有一个瞬时水流．但若在水池A 、B 间连一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A 中，保持A 、B 之间的高度差，从而在水管中就有持续的水流了．图2－2－1(2)电源：如图2－2－2所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷，在电源内部通过非静电力做功再搬运到正极，从而保持正负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流．图2－2－22．能量转化比较(1)当水由A池流向B池时重力做正功，削减的重力势能转化为其他形式的能；(2)在电源外部，电场力对正电荷做正功，削减的电势能转化为其他形式的能；(3)当抽水机将B中的水抽到A中的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的势能；(4)在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能．第3步例证——典例印证，思维深化以下说法中正确的是()A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能削减C．在电源内部，正电荷能从负极到达正极是由于电源内部只存在非静电力而不存在静电力D．静电力移动电荷做功，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加【思路点拨】对于闭合电路，电源内部，非静电力做功，将其他能转化为电能，在电源外部静电力做功将电能转化为其他能．【解析】在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能削减，在电源内部，正电荷受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确．【答案】 D静电力与非静电力做功的区分非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等．第4步巧练——精选习题，落实强化1．(多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是()A．在电源内部把电子从负极搬运到正极B．在电源内部把电子从正极搬运到负极C．把电能转化为其他形式的能D．把其他形式的能转化为电能【解析】在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功，静电力做负功，A错误，B正确；从能量守恒的角度看，电源内部把其他形式的能转化为电能，C错误，D正确．【答案】BD2．(多选)关于电源，下列说法中正确的是()A．电源可将其他形式的能转化为电能B．在电源内部，其他形式的能转化为电能C．在电源内部，电源依靠库仑力搬运电荷D．电源就是产生电荷的装置【解析】电源是将其他形式的能转化为电能的装置，A对；在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能，B对C错；电源能够不断移动电荷，不能产生电荷，D错．【答案】AB同学分组探究二对电动势的理解(深化理解)第1步探究——分层设问，破解疑难1．非静电力做功越多，电动势越大吗？2．电动势与移送电荷的多少有关吗？第2步结论——自我总结，素能培育1．概念理解(1)不同电源的电动势不同：对于不同电源，电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本事不同，其实质是非静电力做功的本事不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同．例如，蓄电池的电动势为2 V ，表示在蓄电池内移送1 C 的电荷时，可以将2 J 的化学能转化为电能，而干电池电动势为1.5 V ，表示在干电池内移送1 C 的电荷时可将1.5 J 的化学能转化为电能．2．E ＝Wq 的理解公式E ＝Wq是电动势的定义式而不是打算式，E 的大小与W 和q 无关，是由电源自身的性质打算的．3．电动势E 是标量为了争辩问题便利，规定电动势的方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极，但电动势是标量． 第3步 例证——典例印证，思维深化 铅蓄电池的电动势为2 V ，一节干电池的电动势为1.5 V ，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1 A 和0.2 A ．试求两个电路都工作20 s ，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本事更大？【思路点拨】 由能量守恒可知，消耗的化学能与电能的增加量相等(等于静电力做功的确定值)． 【解析】 对于铅蓄电池所在电路，20 s 时间内通过的电荷量q 1＝I 1t ＝2 C ；对于干电池所在电路，20 s 时间内通过的电荷量q 2＝I 2t ＝4 C.由电动势定义式E ＝W 非q ，可得，电源消耗的化学能分别为W 1＝q 1E 1＝4 J ，W 2＝q 2E 2＝6 J.由于E 1>E 2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本事大．电动势表征电源的转化本事． 【答案】 4 J 6 J 铅蓄电池在外电路中，静电力(电场力)做功将电能转化为其它形式的能．在内电路中，非静电力将其它形式的能转化为电能 .在整个回路中，两力做功相等．第4步 巧练——精选习题，落实强化 3．下列有关电动势的说法正确的是( )A ．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B ．电动势的单位跟电压的单位全都，所以电动势就是电源两极间的电压C ．非静电力做功越多，电动势就越大D ．E ＝W /q 只是电动势的定义式而非打算式，电动势的大小由电源内非静电力的特性打算【解析】 电动势的关系式E ＝W /q 是比值定义式而非打算式，不能说和W 成正比和q 成反比，故A 错误；虽然电动势的单位跟电压的单位全都，但电动势是和非静电力所做的功对应的物理量，而电压是和静电力所做的功对应的物理量，故B 错误；非静电力所做的功多少还和移动的电荷量有关，故选项C 错误；D 选项正确．【答案】 D4．一台发电机用0.5 A 的电流向外输电，在2 min 内有1800 J 的机械能转化为电势能，则发电机的电动势为( )A ．6 VB ．30 VC ．120 VD ．12 V【解析】 发电机是电源，将机械能转化为电势能．在2 min 内它消耗了1800 J 的机械能，转化为电势能，据此，可建立能量守恒方程：W ＝IEt ，所以E ＝W It ＝18000.5×2×60V ＝30 V ．故选项B 正确．【答案】 B电动势E ＝W q 与电势差U ＝Wq 的比较电动势E ＝Wq：W 为非静电力将正电荷从负极经内电路移到正极所做的功，数值上等于该过程中消耗电源的化学能(或其他形式能)；E 为电源电动势，在数值上等于电源移动单位正电荷消耗的化学能(或其他形式能)，其大小反映了电源把其他形式能转化为电能的本事．电势差U ＝Wq：W 为电荷在电场中从一点移到另一点过程中电场力做的功，数值上等于电荷电势能的变化量：电势差U 在数值上等于在电场中移动单位电荷电势能的变化量，反映把电势能转化为其他形式能的本事．电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质．有关电压与电动势的说法中正确的是( )A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B ．电动势就是电源两极间的电压C ．电动势公式E ＝W q 中的W 与电压U ＝Wq中的W 是一样的，都是电场力做的功D ．电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区分【解析】 只有电路开路时，电动势才等于电源两端的电压值，对于E ＝W q 及U ＝Wq ，前者表示非静电力做的功；后者表示电场力做的功，电动势和电压的意义不同，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本事，而电压反映把电能转化成其他形式能的本事．综上所述，选项D 正确．【答案】 D[易错分析] 本题易错选项及错误缘由如下： 易错项 错因分析A由于电压与电动势的单位相同，就误认为两者是同一物理量，生疏片面，没有认清、理解两概念的本质B电动势在数值上等于电路断开时，电源两极间的电压，但电路不断开时，两者不等，且在电路断开时，两者仅仅在数值上相等，也不是完全相同C对两公式中的W 理解不够，实际上公式E ＝W q 中的W 为非静电力做的功，而U ＝Wq 中的W 为电场力做的功——[再演练应用]——————————————— 下列说法中正确的是( )A ．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B ．电源的电动势在数值上等于两极间的电压C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区分D．电动势越大，电源两极间的电压确定越高【解析】电动势与电压有本质的区分，二者单位相同．只有电源与外电路断开时，两极间的电压在数值上才与电动势相等．【答案】 C课时作业(十一)电动势[全员参与·基础练]1．关于电源的说法，正确的是()A．电源向外供应的电能越多，表明电动势越大B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力做的功C．在电源内部，从正极到负极电势渐渐上升D．在电源外部，从正极到负极电势渐渐上升【解析】电源是把其他形式的能转化为电能的装置．在电源内部，非静电力做功，使电源正极电势高于负极电势；在电源外部静电力做功，正极电势高于负极电势．电源供应的电能E电＝qE，既与电动势E有关，又与电荷量q有关，B选项正确．【答案】 B2．单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周，在内外电路中释放的总能量打算于()A．电源的电动势B．通过电源的电流C．路端电压的大小D．内外电阻之和【解析】单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周，释放的总能量，就是电源供应应它的电能，在数值上等于电源的电动势，故选A.【答案】 A3．下列说法错误的是()A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能【解析】无论电源内部还是外部，电场都是由正极指向负极，故A错，在外部电路中，负电荷靠电场力由负极流向正极，而在内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与正电荷移动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极，在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能，故B、C、D 正确．【答案】 A4．(多选)有关电动势的说法中正确的是()A．电源的电动势等于内、外电路电势降之和B．电源供应的电能越多，电源的电动势越大C．当外电路断开时，电源的路端电压与电源电动势相等D．当电路中通过1库仑电量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值【解析】外电路断路时U＝E，C对．通路时E＝U内＋U外，A对．电动势E表示通过1 C电量电源将其他形式能转化为电能的多少，D对．电动势越大，表示电源非静电力做功本事大，但供应电能不愿定多，B错．【答案】ACD图2－2－35．(多选)如图2－2－3所示，这是一种化学原电池，电路中电流计可以测出电流的方向，设测得外电路的电流方向如图所示，其中两金属板分别为锌板和铜板，电解槽中的电解液为硫酸铜，试分析下列说法中正确的是()A．A是铜片，B是锌片B．A是锌片，B是铜片C．A端是电源的正极，B端是电源的负极D．该种电池能把化学能转化为电能【解析】由电流方向我们可以知道电源的正极为A，负极为B，首先选出C项．哪种金属失去电子即为该电池的负极，由于锌的化学性质活泼，因此，锌板为负极，所以A为铜板，B为锌板，可选出A项．在反应过程中，电池将化学能转化为电能．【答案】ACD6．(多选)关于电源的电动势，下面说法正确的是()A．电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本事的物理量B．电动势在数值上等于电路中通过1 C电荷量时电源供应的能量C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关D．电动势有方向，因此电动势是矢量【解析】由电动势的物理意义可知，电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本事的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压，也等于电路中通过1 C电荷量时电源所供应的能量；电动势由电源中非静电力的特性打算，跟电源的大小无关，跟外电路也无关；电动势虽然有方向，但电动势是标量．综上所述，正确选项是A、B.【答案】AB7．(多选)手电筒的两节干电池，已经用了较长时间，小灯泡只能发出很微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表示数很接近3 V，再把它们作为一个电子钟的电源，电子钟能正常工作．下列说法正确的是()A．这两节干电池的电动势减小了很多B．这两节干电池的内电阻增加较大C．这台电子钟的额定电压确定比手电筒里的小灯泡额定电压小D．这台电子钟正常工作时的电流确定比手电筒里的小灯泡正常工作时的电流小【解析】旧电池与新电池相比较，电动势几乎不变，但内阻增大很多，A错B对；新旧电池均能使电子钟正常工作，虽然电池内阻变化，但输出电压几乎不变，只能是电子钟电阻很大，额定电流很小，故C错D对．【答案】BD8．某柴油发电机工作时，电流为5 A，经过2 min时间，发电机产生电能为1.32×105 J，则该发电机的电动势为()A．1100 V B．550 VC．220 V D．110 V【解析】此段时间通过电量为q＝600 C，由E＝W/q即得．【答案】 C[超越自我·提升练]9．(多选)(如图2－2－4为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极四周产生了很薄的两个带电接触层a、b.沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是()图2－2－4A．R B．bC．r D．a【解析】非静电力的作用是在电源内部把正电荷(电子)由负(正)极拉向正(负)极，所以非静电力做功的区域是带电层四周的a、b，而不是电路中，故B 、D正确．【答案】BD10．某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池，当它正常工作时，其工作电流为0.3 A .某同学在一次使用该MP3时，若他用了10 s，则这段时间内电池将多少化学能转化为电能？【解析】已知工作电流I＝0.3 A,10 s时间内通过导体横截面的电荷量q＝It＝0.3×10 C＝3 C．7号干电池电动势为1.5 V．则依据能量守恒定律，电池将化学能转化为电能的量等于非静电力移动电荷所做的功：W ＝qE＝3×1.5 J＝4.5 J.【答案】 4.5 J11．电池的容量也是电池的一个重要参数，电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量，通常用安培小时(A·h)或毫安小时(mA·h)做单位．一节新的一般国产5号干电池，电动势为1.5 V．作放电试验时，用0.3 A的放电电流，每天放电5 min，累计可放电15天，此后基本失效，上述干电池用于石英电子钟，可使钟走动一年时间．试估算该干电池的容量及石英电子钟的平均工作电流．【解析】干电池用0.3 A放电的时间共为75 min＝1.25 h，电池的容量为q＝It＝0.3×1.25 A·h＝0.375 A·h，石英电子钟的平均工作电流为I＝qt＝0.375365×24A＝4.3×10－5 A.【答案】0.375 A·h 4.3×10－5 A12．将电动势为3.0 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能．(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能．(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．【解析】(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J电源中共有18 J其他形式的能转化为电能．(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能．(3)内电压U2＝E－U1＝3 V－2.4 V＝0.6 V∴W2＝U2q＝0.6×6 J＝3.6 J内电路中共有3.6 J电能转化为其他形式的能．也可由能量守恒求出：W2＝W－W1＝3.6 J.【答案】(1)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J。

2液体[学习目标] 1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.2.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象及毛细现象产生的原因.3.了解液晶的特点及其应用．一、液体的微观结构及表面张力1．液体的微观结构及宏观特性(1)液体分子的排列更接近于固体，是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易压缩．(2)液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小，所以液体没有固定的形状，具有流动性．由于液体分子的移动比固体分子容易，所以在温度相同时，液体的扩散速度比固体的扩散速度快．(3)非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才能叫做真正的固体．(选填“晶体”或“非晶体”)2．液体的表面张力(1)表面张力：由于表面层内分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，作用是使液体表面绷紧．(2)作用效果：使液面具有收缩的趋势．二、浸润和不浸润及毛细现象1．浸润和不浸润(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象．(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．(3)浸润和不浸润是分子力作用的表现．2．毛细现象(1)定义：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越细，高度差越大．三、液晶1．液晶的概念：像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．2．液晶的应用(1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等．(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度．(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用．1．判断下列说法的正误．(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势，是分子力的宏观表现．(√)(2)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用．(√)(3)水对所有固体都浸润．(×)(4)毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升得越高．(×)(5)液晶是液体和晶体的混合物．(×)2．要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是________(选填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于________的作用，不能透过空隙．答案不浸润表面张力一、液体的微观结构液体的表面张力如图1所示是液体表面附近分子分布的大致情况．图1请结合图片思考：(1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？(2)液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？(3)小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？答案(1)表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力．(2)液体的微观结构．(3)不同．小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用．小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果．1．液体表面张力的成因分析(1)分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面层分子分布比内部分子稀疏．(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．(3)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．2．表面张力及其作用(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图2所示．图2例1关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C．液体的表面张力随温度的升高而增大D．表面张力的方向与液面垂直答案B解析液体表面层分子比液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的方向沿液面的切线方向，与分界线垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力，随温度的升高，液体表面层分子间的距离增大，引力作用随之减小，所以表面张力减小，故B正确，A、C、D错误．例2如图3所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()图3答案D解析肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有面积收缩到最小的趋势，选项D正确．二、浸润和不浸润及毛细现象(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水．为什么会出现上述不同的现象呢？(2)如图4所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分，你知道这是为什么吗？图4答案(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃．(2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉．1．浸润和不浸润的形成原因(1)附着层内分子受力情况液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引．(2)浸润的成因当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体．(3)不浸润的成因当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体．特别提醒浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的，与这两种物质的性质都有关系，不能单说哪一种材料浸润或不浸润．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅．2．毛细现象的产生原因毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．如图5所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低．图5例3(多选)(2020·石家庄市高二下期末)关于图6，下列说法正确的是()图6A．图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象B．图甲为不浸润现象，图乙为浸润现象C．图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小D．图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小答案AC解析由题图可知，图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象，A正确，B错误；根据浸润与不浸润的特点可知，浸润时，附着层的液体分子比液体内部的分子间距小，不浸润时，附着层的液体分子比液体内部的分子间距大，C正确，D错误．例4(多选)下列情况属于毛细现象的是()A．墨水打翻了，用粉笔可以把墨水吸干B．洗头的时候，头发聚在一起C．植物根部的养分，能升到植物的上部D．自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了答案AC解析墨水打翻了，用粉笔可以把墨水吸干，属于毛细现象，选项A正确；洗头的时候，头发聚在一起，是表面张力的作用，选项B错误；植物根部的养分，能升到植物的上部，是毛细现象，选项C正确；自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了，这是大气压的作用，选项D错误．三、液晶液晶是指液态晶体，这种说法对吗？答案这种说法不对，液晶不是晶体，只是与某些晶体相似，具有各向异性．液晶的特点1．液晶具有流动性，具有液体的特点．2．液晶在不同方向上光学性质不同．3．在不同方向上液晶分子的排列情况不同．4．液晶受到外界影响时，物理性质会发生明显的变化．例5(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是()A．晶体和液晶的性质是完全相同的B．液晶就是液体，具有液体的所有性质C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性答案CD解析晶体属于典型的固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，其像液体一样具有流动性，而在光学等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性.1．(液体的表面张力)关于液体表面的特征，下列说法正确的是()A．液体表面层的分子分布比内部密B．液体有使其体积收缩到最小的趋势C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势2．(液体的表面张力)下列现象中，不是由于液体的表面张力造成的是()A．船浮于水面上B．硬币或钢针浮于水面上C．绸布伞有缝隙但不漏雨水D．锋利的玻璃片，用酒精灯烧一段时间后变钝了3．(浸润、不浸润及毛细现象)(2020·西安中学高二下期末)水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将发生上升或下降现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是()4．(液晶)(多选)(2020·如东高级中学高二月考)下列叙述中正确的是()A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质一定呈液晶态B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点答案BCD考点一液体的表面张力1．液体表面张力产生的原因是()A．液体表面层的分子比液体内部紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层的分子比液体内部紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层的分子比液体内部稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层的分子比液体内部稀疏，分子间斥力大于引力2．(多选)下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的()A．两滴水银相接触，立即会合并到一起B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿D．水珠在荷叶上呈球形3．(多选)下列说法正确的是()A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果考点二浸润、不浸润及毛细现象4．(多选)将不同材料制成的甲、乙两细管插入相同的液体中，甲管内液面比管外液面低，乙管内液面比管外液面高，则()A．液体对甲材料是浸润的B．液体对乙材料是浸润的C．甲管中发生的不是毛细现象，而乙管中发生的是毛细现象D．若甲、乙两管的内径变小，则甲管内液面更低，乙管内液面更高5．(多选)下列现象中与毛细现象有关的是()A．砖块吸水B．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润C．洗净的衣服在太阳下被晒干D．钢笔从墨水瓶里把墨水吸入笔中6．(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是()考点三液晶7．关于液晶，以下说法正确的是()A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏C．人体组织中不存在液晶结构D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色8．关于液晶，下列说法正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质在一定条件下都能成为液晶9．如图1所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q 两部分的肥皂膜刺破，线的形状将变成下列选项图中的()图110．(多选)下列说法正确的是()A．浸润和不浸润现象是分子间相互作用的表现B．一定质量的0℃的水的内能等于相同质量的0℃的冰的内能C．干旱天气里锄松土壤，破坏土壤中的毛细管，有利于保存地下水分D．一些昆虫可以停在水面上，是由于水面存在表面张力11．(多选)关于液体，下列说法正确的是()A．水银滴放在打磨干净的铅板上，水银就附着在铅板上，很难擦去，是因为附着层内分子之间的作用表现为斥力B．液晶显示器是液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性的特点C．毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管的材料有关D．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离小12．(多选)下列现象中属于不浸润现象的是()A．使用钢笔难以在油纸上写出字迹B．少量的油在汤里形成小油珠C．少量的水洒在蜡纸上，成球形水珠D．沾了油的抹布，不能把带水的桌面擦干13.如图2所示，在培养皿内注入清水，让两根细木杆相互平行地浮在水面上，再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精，两根细木杆会“自动”分离．请你解释这一现象．图2参考答案1．答案D解析液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，表现为引力，故C错．2．答案A解析A项中船浮于水面上是浮力造成的，故选A.3答案D解析水银对玻璃是不浸润液体，不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小，液体分子间距较大(大于r0)，此时附着层内的分子相互作用表现为引力，液面呈现收缩的趋势，即液面下降，故不浸润液体在毛细管内下降，而且毛细管越细，不浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故A、C错误；水对玻璃是浸润液体，浸润液体在毛细管内上升，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内上升的高度越大，故B错误，D正确．4．答案BCD解析液晶态与分子的形状有关，棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但并不都是呈液晶态，故A错误；液晶内部分子排列不稳定，当外界条件发生微小变化时，液晶分子的排列将会发生显著的变化，利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件，故B正确；利用液晶随温度变化和改变颜色的性质可探测温度，医学上可用来检查肿瘤，生产中可以检查电路中的短路点，故C、D正确.考点一液体的表面张力1．答案C解析液体表面层的分子比液体内部稀疏，液体表面层的分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.2．答案ABD解析用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模具有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.3．答案AD解析仔细观察可以发现，小昆虫在水面上“站定”或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A正确，C错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)，受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水近似处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D正确．考点二浸润、不浸润及毛细现象4．答案BD解析在液体对固体浸润的情况下，细管中液面将上升，所以A错，B对；毛细现象是指浸润液体在细管中上升，以及不浸润液体在细管中下降的现象，C错；在液体和毛细管材料一定的情况下，管越细毛细现象越明显，D对．5．答案AB解析砖块、毛巾、棉花、木材、粉笔等物体内部有许多细小的孔道，可起到毛细管的作用，水会在这些细小的管道中上升，A、B正确；洗净的衣服在太阳下被晒干，这是蒸发现象，C 错误；钢笔是靠大气压强把墨水吸入笔中的，故D错误．6．答案AC考点三液晶7．答案D8．答案B解析液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定，液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，但液晶本身不发光，并不是所有物质都能成为液晶，故选B.9．答案C解析由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，故C正确．10．答案ACD解析浸润和不浸润现象是分子间相互作用的表现，与分子力有关，A正确；一定质量的0℃的水的内能大于相同质量的0℃的冰的内能，B错误；在干旱天气里锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管，来阻碍水分的蒸发，有利于保存地下水分，C正确；一些昆虫可以停在水面上，是水表面存在表面张力的缘故，D正确．11．答案ABC解析水银滴放到打磨干净的铅板上，水银就附着在铅板上，很难擦去，是因为附着层内分子之间的作用表现为斥力，水银对铅板表现为浸润，选项A正确；液晶显示器是液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性的特点，选项B正确；毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管的材料有关，选项C正确；液体表面层的分子分布比内部稀疏，选项D错误．12．答案ACD解析水对油纸、油布、蜡纸不浸润，A、C、D正确；油在汤里形成油珠是表面张力的作用，B错误．13.答案见解析解析漂浮在水面上的两细木杆，原来两边受到的液体表面张力大小相等、方向相反，处于平衡状态，滴入酒精后，两细木杆之间液体的表面张力减小，使得两细木杆间的液体表面张力比外侧液体的表面张力小，两细木杆就会分离．。

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液体一、教学目标1．在物理知识方面的要求:(1)知道液体表面有收缩的趋势；了解液体表面张力的意义和方向；了解表面张力系数。

（2）知道液体对固体有浸润和不浸润的特点。

（3）了解毛细现象及其生活和生产中的应用。

2．学习这部分知识时注意培养学生对自然现象的观察能力.要通过对这部分知识的学习和这部分知识在生活、生产中的应用，来培养和激发学生对物理的兴趣.二、重点、难点分析1．通过演示实验，让学生看到液体表面有收缩趋势，液体对固体有浸润和不浸润,细管中液面上升和下降等现象。

2．液体表面收缩现象、浸润与不浸润现象和毛细现象的分子动理论解释是这节课的难点。

表面张力的含义也是让学生不易接受的概念，只能作初级的介绍.三、教具1．油滴在水和酒精混合液里呈球形:长方形玻璃缸、酒精和水适当的比例兑成混合液、车用机油，滴入水中呈圆球形悬浮其中。

2．带有绵线的铁丝环、有木把的钢针、烧杯、肥皂液、酒精灯。

3．演示浸润和不浸润：水银、水、玻璃板、锌片、烧杯、实物投影幻灯.4．演示毛细现象：一组毛细管（内径大小不同）、两臂直径不等的U形玻璃管(两臂的直径比例差别大些）、水、水槽、水银、水银槽、支架、实物投影幻灯。

四、主要教学过程（一）引入新课液体与固体、液体相比较,它在宏观上突出的特性是没有一定形状，具有流动性。

第1讲 光电效应[目标定位] 1.了解光电效应和光电效应的试验规律及应用.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简洁的问题．一、光电效应的产生 1．光电效应现象在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子． 2．光电效应试验规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s 内发生光电效应． 想一想 紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案 紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度． 二、光电效应的理论解释1．光子说：光由个数有限、分立于空间各点的光子组成，频率为ν的光子能量为hν. 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝12W ＋m v 2.(2)各量的意义：hν表示一个光子的能量，W 表示金属的逸出功，12m v 2表示光电子的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关：把握电路的接通或断开．2．光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号．例如：红外线成像．3．光电池：硅半导体太阳电池．想一想 电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？答案 依据爱因斯坦光电效应方程hν＝W ＋12m v 2，12m v 2与入射光的频率成一次函数关系，并不是正比函数关系.一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象． 2．光电效应中的光包括不行见光和可见光．3．光电子：光电效应中放射出来的电子，其本质是电子．例1 一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持肯定偏角．图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)． (2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观看到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转． 答案 (1)减小 (2)无解析 当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不行能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关． 二、光电效应的试验规律 1．光电效应的三个规律(1)任何一种金属都有一个极限频率νc ，入射光的频率必需大于或等于νc ，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关． (3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s. 2．把握三个概念的含义(1)入射光频率打算着能否发生光电效应和光电子的最大初动能． (2)入射光的强度打算着单位时间内放射的光电子数．(3)饱和光电流打算于单位时间内放射的光电子数．3．逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的冲突按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.例2利用光电管争辩光电效应试验，如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图2A．用紫外线照射，电流表不肯定有电流通过B．用红光照射，电流表肯定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中肯定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中肯定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不肯定发生光电效应，所以选项B错误；即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，U AK增大，阳极A吸取光电子的力量增加，光电流会增大，当全部光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，所以选项D正确．针对训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么() A．从光照至金属表面上到放射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将削减D．有可能不发生光电效应答案 C解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目削减，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；入射光子的数目削减，逸出的光电子数目也就削减，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误．三、光电效应方程的理解与应用1．光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E＝hν的光子被电子吸取，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．假如克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为E k，依据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必需大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>W0h＝νc，而νc＝W0h 恰好是光电效应的极限频率．3．E k－ν曲线如图3所示是光电子最大初动能E k随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图3例3如图4所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发觉电流表读数不为零．合上电键，调整滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为()图4A．1.9 eV B．0.6 eVC．2.5 eV D．3.1 eV答案 A解析由题意知光电子的最大初动能为E k＝eU c＝0.60 eV，所以依据光电效应方程E k＝hν－W0可得W0＝hν－E k＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV.针对训练2如图5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()图5A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，依据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；依据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．光电效应现象1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案 C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．光电效应规律2．用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是() ①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小③单位时间内产生的光电子数削减④可能不发生光电效应A．①③B．②③C．①②D．③④答案 A解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同打算，与入射光的强度无关，故①对；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数削减，即③也正确．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射答案 C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝cλ，所以选项C正确．光电效应方程的理解与应用4．在光电效应试验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消逝C．改用频率小于ν的光照射，肯定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内放射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，假如光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能E k＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确.(时间：60分钟)题组一光电效应的现象及规律1．当用一束紫外线照射装置在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()A．验电器内的金属箔带正电B．有电子从锌板上飞出来C．有正离子从锌板上飞出来D．锌板吸取空气中的正离子答案AB2．在演示光电效应的试验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时()图1A ．锌板带正电，指针带负电B ．锌板带正电，指针带正电C ．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D ．若用红光照射锌板，则锌板能放射光电子 答案 BC解析 锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B 对，A 错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C 对，D 错．3．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则( ) A ．可能不发生光电效应 B ．逸出光电子的时间明显变长 C ．逸出光电子的最大初动能不变 D ．单位时间逸出光电子的数目变小 答案 CD解析 由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又由于光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C 、D 正确，A 错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B 错误． 4．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B ．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C ．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD ．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比 答案 D解析 由E ＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A 错；由E k ＝hν－W 知，最大初动能由入射光频率打算，与入射光的强度无关，故B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s ，故C 错．5.如图2所示，电路中全部元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其缘由可能是( )图2A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间太短D ．电源正负极接反 答案 BD解析 金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属才会有光电子射出．放射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B 正确，A 错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D 正确；光电效应的产生与光照时间无关，C 错误． 6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( ) A ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C ．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加 答案 AD解析 光电效应的规律表明：入射光的频率打算是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小．当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加．而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加．故正确选项有A 、D. 题组二 光电效应方程及应用7．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k ，下列说法正确的是( ) A ．对于同种金属，E k 与入射光的强度无关 B ．对于同种金属，E k 与入射光的波长成反比 C ．对于同种金属，E k 与入射光的时间成正比 D ．对于同种金属，E k 与入射光的频率成线性关系E ．对于不同种金属，若入射光频率不变，E k 与金属的逸出功成线性关系 答案 ADE解析 E k ＝hν－W ＝h cλ－W ，同种逸出功相同，最大初动能与入射光强度无关，与入射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能E k 与逸出功成线性关系．8．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，依据试验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k —ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k —ν坐标系中，则正确的图是( )答案 A解析 依据光电效应方程E k ＝hν—W 可知，E k —ν图象的斜率为普朗克常量h ，因此图中两线应平行，故C 、D 错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A 正确，B 错误．9．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能E k 跟入射光的频率ν的关系图象如图3中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E 1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E 2，E 2<E 1，关于这种金属的最大初动能E k 跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的( )图3 A ．a B ．bC ．cD ．上述三条图线都不正确 答案 A解析 依据光电效应方程知，E k -ν为一次函数，普朗克常量h 是斜率，h 是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个E k —ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E k ＝hν－W 0，结合图象E 2<E 1，hν相同，所以W 1<W 2，即直线在纵轴上的截距W 2大，故选A.10．在光电效应试验中，某金属的极限频率对应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该试验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h . 答案hc λ0 hc e ·λ0－λλ0λ解析 由题意：W ＝hν0＝h cλ0.又E k ＝h cλ－WE k ＝eU c解得U c ＝hc e ·λ0－λλ0λ.题组三 综合应用11．在光电效应试验中，波长为λ1的光恰好能使金属P 发生光电效应，波长为λ2的光恰好能使金属Q 发生光电效应，已知波长λ1>λ2，下列选项A 、B 是两种金属的光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的图象；选项C 、D 是用甲光照射金属P 、乙光照射金属Q 的光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象，已知甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，则下列选项中正确的是( )答案 AD解析 依据光电效应方程E k ＝hν－W 0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，依据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，已知波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q 的横轴截距大，A 正确，B 错误；光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象与电压轴交点表示遏止电压，因eU c ＝hνc ，由于两束光的频率ν甲>ν乙，所以P 的遏止电压大，故D 正确，C 错误．12．分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3.以h 表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？ 答案5hc 6λ解析 设此金属的逸出功为W ，依据光电效应方程得如下两式： 当用波长为λ的光照射时：E k1＝hcλ－W ①当用波长为34λ的光照射时：E k2＝4hc3λ－W ②又E k1E k2＝13③ 解①②③式组成的方程组得：W ＝5hc6λ.13．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34J·s ，求：(1)光电子的最大初动能； (2)遏止电压；(3)铝的极限频率． 答案 (1)3.225×10－19J(2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz解析 (1)依据光电效应方程E k ＝hν－W 有E k ＝hc λ－W ＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J. (2)由E k ＝eU c 可得U c ＝E k e ＝3.225×10－191.6×10－19 V ≈2.016 V. (3)hνc ＝W 知νc ＝W h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34Hz ≈1.014×1015 Hz.。

第3讲试验：传感器的应用[目标定位] 1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调整原理.3.会用传感器制作简洁的自动把握设备．1．斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．2．一般二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关的工作原理(如图1所示)．图1甲图：白天，光强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到肯定程度时，R G阻值增大到肯定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，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)，天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到0.8 V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．乙图：把握电路原理：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势上升，当上升到肯定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到肯定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．一、光控开关电路分析1．斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V 时，Y端会输出3.4 V的高电势．2．电路分析(1)电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡仿照路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路．如图2所示，图中虚线框内即为电磁继电器J，D为动触点，E为静触点．当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与静触点E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下被拉起，动触点D与静触点E分别，自动切断工作电路．图2(2)把握电路的原理天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势上升，当上升到肯定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到肯定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．例1如图3所示为一个规律电平检测电路，A与被测点相接，则()图3A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光解析A为低电平常，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平常，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．答案BC针对训练1如图4所示的光控电路，用发光二极管LED仿照路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”)；当天色暗到肯定程度时，R G的阻值增大到肯定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．图4答案小低不导通导通解析白天，光照强度较大，光敏电阻R G的电阻值较小，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(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管LED不导通；当天色暗到肯定程度时，R G阻值增大到肯定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会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白天熄灭，天暗自动开启的目的．二、温度报警器电路分析1．电路组成斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、滑动变阻器，连接如图5所示．图52．工作原理常温下，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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势上升，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．3．报警温度调整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．例2温度报警器电路如图6所示，常温下，调整________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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值______，斯密特触发器的输入端A电势______，当达到某一值(高电平)时，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．图6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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势上升，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出警报声，R1的阻值不同，报警温度不同．答案R1减小上升针对训练2如图7所示，是一个火警报警装置的规律电路图．R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图7(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？答案见解析解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应当较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时R T的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R T两端的电压降低，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R较大时，反应较灵敏．三、自动把握电路的分析与设计例3如图8所示，某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器协作，可完成自动把握的要求，其工作方式是()图8A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到把握作用，故正确答案为A.答案A光控开关电路分析1．光敏电阻在各种自动扮装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动把握开关，如图9所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．图9答案见解析图解析电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值快速减小，把握回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降落，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，把握回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．自动把握电路的分析与设计2.某仪器内部电路如图10所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是()图10A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮答案B解析当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．3．如图11所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出肯定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(填“A”或“B”)．图11答案B A解析水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出肯定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置．(时间：60分钟)题组一光控开关电路分析1．规律电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动把握门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图1中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关把握电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)．图1(1)当天黑时，R G的阻值变________，“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调整自动把握装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案(1)大低高(2)大解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高电压，J得到高电压，开头把握路灯工作．(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压上升，J得到高电压，开头把握路灯工作．2．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图2甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．①光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻值会变小．②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有肯定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分别状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消逝，簧片在弹力的作用下回复到分别状态．试说明光电报警器的工作原理．图2答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分别状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分别状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．题组二温控开关电路分析3．如图3所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简洁的恒温把握电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的上升而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成把握电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图3A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度上升到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应当把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应当把恒温箱内的加热器接在A、C端答案B解析当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度上升到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L 对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到肯定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度上升后，A、B端断开，所以工作时，应当把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误．4．如图4所示为一自动把握温度的电路，请说明其工作原理．图4答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度上升，热敏电阻温度上升，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增加到肯定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．题组三自动把握电路的分析与设计5．如图5所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序把握器把握其动作的，当进行排水和脱水工序时，把握铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排解污水．以下说法中正确的是()图5A．若输入的把握电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的把握电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中答案AD解析铁芯被通电螺线管磁化．6．某同学设计的家庭电路爱护装置如图6所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图6A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．7．如图7是一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子A，请你说明这种报警器的工作原理．图7答案见解析解析由题图可以看出，水面上升时，浮子A在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板．当水面上升达到警戒水位时，使触点开关S闭合，电磁铁电路连通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路的触点开关闭合，灯亮发出防汛警报．。

第2讲 描述交变电流的物理量[目标定位] 1.把握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.4.了解相位及相位差的概念.一、周期和频率1．周期(T )：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒．2．频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz. 3．周期和频率关系：T ＝1f 或f ＝1T.4．在i ＝I m sin ωt 中，ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf .想一想 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图1答案 周期T ＝0.02 s ；频率f ＝50 Hz. 二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值．电容器所能承受的电压要高于(填“高于”、“等于”或“低于”)沟通电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．2．有效值：让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，在沟通的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压叫做这个沟通的有效值． 3．正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是I ＝I m 2，U ＝U m2. 4．(1)人们通常说家庭电路电压是220 V ，指的是有效值．(2)沟通用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；沟通电压表测量的数值是有效值． (3)交变电流的数值在无特殊说明时都指有效值．想一想 是不是全部的交变电流的有效值与最大值都满足I ＝I m2？ 答案 不是，此公式仅适用于正弦沟通电． 三、相位1．如图2所示，甲、乙两支沟通的周期相等，但不能同时达到最大值，我们说它们的“相位”不同．图22．甲、乙两沟通电的表达式分别为： u 甲＝U m sin_ωt ；u 乙＝U m sin(ωt ＋φ)．其中“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位，φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位．一、对描述交变电流物理量的生疏 1．周期和频率的关系：T ＝1f ，f ＝1T .即沟通电变化越快，周期越短，频率越大． 2．角速度与周期、频率的关系：ω＝2πT＝2πf .3．转速(n )：线圈单位时间内转过的圈数，单位是r /s 或r/min.角速度与转速的关系：ω＝2πn (n 的单位为r/s)或ω＝2πn60(n 的单位为r/min)．4．峰值：也叫最大值，是全部瞬时值中的最大值． (1)表达式：E m ＝nBSω.(2)电容器接在沟通电路中，沟通电压的最大值不能超过电容器的耐压值． 5．有效值正弦式沟通电的有效值E ＝E m2. 例1 小型沟通发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图3所示，此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是( )图3A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A解析由e－t图象可知，交变电流的周期为0.25 s，故频率为4 Hz，选项A、B错误；依据欧姆定律可知交变电流的最大值为2 A ，故有效值为 2 A，选项C正确，D错误．答案C二、交变电流有效值的计算1．对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是依据电流的热效应定义的．(2)理解有效值重点在“等效”上，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．2．有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先依据E m＝nBSω求出最大值，然后依据E＝E m2求出其有效值．(2)当电流是非正弦式交变电流时，必需依据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝U2R T，最终代入数据求解有效值．例2通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为()图4A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V解析依据电流的热效应先计算电流的有效值．由(0.1 A)2R×0.4 s×2＋(0.2 A)2R×0.1 s×2＝I2R×1 s，可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝410 V，可得B正确．答案B三、瞬时值、最大值、有效值、平均值的区分及应用对比物理含义重要关系适用状况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωt计算线圈某一时刻的受力状况最大值最大的瞬时值E m＝nBSω确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝E m2(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)沟通电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值E＝nΔΦΔt计算通过电路横截面的电荷量例3如图5所示，试验室一台手摇沟通发电机，内阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的电阻．闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin (10πt) V，则()图5A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为10 2 VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中抱负沟通电流表○A 的示数为1 A解析由发电机产生的感应电动势的表达式e＝102sin(10πt) V可知，该沟通电为正弦式交变电流，其感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，由两式对比可知E m＝10 2 V，ω＝10π rad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5 Hz，故选项A错误；依据正弦式交变电流有效值与峰值的关系可知，该电动势的有效值为E＝E m2＝10 V，故选项B错误；抱负沟通电流表测量的是电路中总电流的有效值，依据闭合电路欧姆定律有I＝ER＋r＝1 A，外接电阻R所消耗的功率为P＝I2R＝9 W，故选项C错误，选项D正确．答案D针对训练一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图6甲所示．已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则()图6A ．电压表○V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟转变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 答案 D解析 由题图甲可知电动势的有效值为220 V ，而电压表测量的是路端电压，其大小为U ＝E R ＋r R ＝22095＋5×95V ＝209 V ，选项A 错误；由题图甲读出交变电流的周期为T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，一个周期内电流的方向要转变2次，故每秒钟电流方向要转变2×50＝100(次)，选项B 错误；灯泡的实际功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×95 W ＝459.8 W ，选项C 错误；由焦耳定律得Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×5×1 J ＝24.2 J ，选项D 正确.对描述交变电流物理量的生疏1．某小型发电机产生的感应电动势为e ＝50sin (100πt )V.对此电动势，下列表述正确的有( ) A ．最大值是50 2 V B ．频率是100 Hz C ．有效值是25 2 V D ．周期是0.02 s答案 CD解析 从中性面开头计时，感应电动势的表达式为e ＝E m sin ωt ，因e ＝50sin (100πt )V ，所以最大值E m ＝50 V ，A 错误；由ω＝2πf ＝100π rad/s 得f ＝50 Hz ，B 错误；有效值E ＝E m 2＝25 2 V ，C 正确；T ＝1f ＝0.02 s ，D 正确．交变电流有效值的计算2．如图7所示的(a)、(b)两图分别表示两个沟通电压，比较这两个沟通电压，它们具有共同的( )图7 A ．有效值 B ．频率 C ．最大值 D ．均不一样答案 BC解析 由题图可知，两个沟通电压最大值均为2 V ，周期均为0.4 s ，可知B 、C 正确．题图(a)中电压有效值U a ＝U m2，题图(b)中电压有效值U b ＝U m ，A 错．3．如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图8 答案 5 A解析 设该交变电流的有效值为I ′，直流电的电流为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q ＝I 2RT由Q ＝Q ′，代入数据，解得I ＝5 A ，即此交变电流的有效值I ′＝I ＝5 A. 最大值、有效值和平均值的区分及应用4．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开头转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图9答案2BSω2RBSR解析感应电动势最大值E m＝BSω，感应电动势的有效值E＝E m2，感应电流的有效值I＝ER＝2BSω2R，q＝IΔt＝ERΔt＝ΔΦRΔtΔt＝ΔΦR＝BSR.(时间：60分钟)题组一对描述交变电流物理量的生疏1．下列提到的沟通电，不是指有效值的是()A．沟通电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220 V沟通电压答案C解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．2．下列关于交变电流的说法正确的是()A．若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为－5 AB．用沟通电流表测交变电流时，指针来回摇摆C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒转变100次D．正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的峰值为20 A，频率为100 Hz答案C解析电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A项错误；沟通电流表测交变电流时，指针不会来回摇摆，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流的周期为0.02 s，沟通电方向一个周期转变两次，所以每秒转变100次，C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的频率为5 Hz，D项错误．3．图1甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()图1A ．图甲表示沟通电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin (100πt ) VD ．两种电压的周期相同 答案 CD解析 图甲、乙都表示沟通电，图甲中有效值U ＝3112 V ≈220 V ，而图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同．由图甲看出T ＝2×10－2s ，ω＝2πT ＝100π rad/s ，所以u ＝311sin (100πt ) V ．由图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s. 题组二 非正弦式沟通电有效值的计算4．阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流，其it 关系如图2所示，则在0～1 s 内电阻上产生的热量为( )图2A ．1 JB ．1.5 JC ．2 JD ．2.8 J答案 D解析 由于所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1 s 内有效电流为1 A 和2 A 的时间段分别为t 1＝0.4 s ，t 2＝0.6 s ，所以Q ＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝2.8 J.5．夏天空调正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图3所示，此空调运转1 h 用电( )图3 A ．1度 B ．1.5度 C ．2度 D ．2.5度答案 B解析 由题图知，电功率随时间变化的周期为15 min ，前5 min 为0.5 kW ，后10 min 为2 kW.设电功率的有效值为P ，周期为T ，依据有效值定义有P 1·T 3＋P 2·2T3＝PT .将P 1＝0.5 kW ，P 2＝2 kW 代入得：P ＝1.5 kW.此空调1 h 用电W ＝Pt ＝1.5度．故选B.6．如图4甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调整灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调整后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )图4 A ．220 V B ．156 V C ．110 V D ．78 V答案 B解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有14T 的图线就满足最大值是有效值的 2 倍，依据电流有效值定义有：U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 2R2·T2. 解得U ＝110 2 V ≈156 V ，故B 对． 题组三 正弦式沟通电有效值的理解和应用7．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V ．当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯( ) A ．将不亮 B ．灯丝将烧断 C ．只能暗淡发光 D ．能正常发光答案 D解析 220 V 的照明电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合．8．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到U 1＝100sin ωt V和U 2＝50sin 2ωt V 的沟通电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分别是( )A ．t,2tB ．2t,8tC ．2t,2tD ．t,4t答案 B解析 计算电热器在t 时间内产生的热量时应当用电压的有效值，对U 1＝100sin ωt V ，电压的有效值为1002 V ，故(100)2R t ＝(1002)21R t ′，所以t ′＝2t ；对U 2＝50sin 2ωt V ，电压的有效值为502 V ，故(100)2R t ＝(502)21R t ″，所以t ″＝8t .9．电阻R 1、R 2与沟通电源依据图5甲所示的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的状况如图乙所示，则( )图5A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V 答案 B解析 R 1与R 2串联，R 1与R 2中的电流变化状况应相同，电流有效值I 1＝I 2＝0.6 A ，电流最大值I 1m ＝I 2m ＝0.6 2A ，电压有效值U 1＝I 1R 1＝6 V ，U 2＝I 2R 2＝12 V ，电压最大值U 1m ＝2U 1＝6 2 V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V ．综上所述，B 项正确．题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区分及应用10．如图6所示，有一矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，整个线圈的电阻为r ，在磁感应强度为B 的磁场中，线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是( )图6A ．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势为E ＝2NBSωπC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝(NBSω)22RD ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋r答案 BD解析 逐项分析如下：选项诊断结论A线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS ，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS ，与线圈匝数无关 ×B该过程中所用时间Δt ＝θω＝π2ω，所以平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝2NBSωπ√C电路中的感应电流有效值I ＝E R ＋r ＝NBSω2(R ＋r )，所以电阻R 所产生的焦耳热Q ＝I 2R Δt ＝πRωN 2B 2S 24(R ＋r )2× D电路中的感应电流的平均值I ＝ER ＋r ＝2NBSωπ(R ＋r )，所以通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝NBSR ＋r√11.如图7所示是某正弦交变电流的图象，依据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式．图7答案 2 A 0.02 s 100π rad/s i ＝2sin (100πt ) A解析 由题图可知，交变电流的周期为T ＝0.02 s ，角速度为ω＝2πT＝100π rad/s故其瞬时值表达式为i ＝I m sin (100πt ) A当t ＝0.002 5 s 时，i ＝1.414 A所以I m sin (100π×0.002 5)＝1.414 A ，解得I m ＝2 A 所以i ＝2sin (100πt ) A12．如图8所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：图8(1)电路中沟通电压表和沟通电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． 答案 (1)4522 V 522 A (2)12π C解析 (1)E m ＝nBSω＝100×1π×0.05×2π×30060 V ＝50 VE ＝E m2＝25 2 V 电流表示数I ＝E R ＋r＝522 A ，电压表示数U ＝IR ＝522×9 V ＝4522 V.(2)从图示位置转过90°的过程中，E ＝n ΔΦΔt ，又由于I ＝ER ＋r ，q ＝I Δt ， 联立得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS R ＋r ＝12π.。

第1讲传感器及其工作原理[目标定位] 1.知道什么是传感器，理解传感器的工作原理.2.把握制作传感器的常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等的基本特性及工作原理.3.初步把握各种常用元件的简洁应用．一、什么是传感器1．定义：感受非电学量，并能把它们依据肯定的规律转换为电学量或转换为电路的通断的一类元件．2．工作原理非电学量→传感器(敏感元件、转换器件、转换电路)→电学量二、光敏电阻1．特点：电阻值随光照增加而减小．2．缘由分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增加，载流子增多，导电性变好．3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻热敏电阻金属热电阻特点电阻率随温度上升而减小电阻率随温度上升而增大常用制作材料氧化锰铂优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用将温度这个热学量转换为电阻这个电学量四、霍尔元件1．组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件．2．原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间消灭电压(如图1所示)．图13．作用：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．想一想如图1所示，霍尔元件中M、N间的电压U H如何计算？(在图中设E、F间通入的电流恒为I，外加磁场为B，薄片厚度为d，单位体积内载流子数为n，单个载流子所带电荷量为q)答案该霍尔元件中的载流子受到磁场力作用发生偏转，造成半导体内部消灭电场．载流子同时受到电场力作用．当磁场力与电场力平衡时，MN间电势差达到稳定，且有qU HL＝q v B(L为MN之间的宽度)①再依据电流的微观解释I＝nqS v②S＝Ld③由①②③整理后，得U H＝IBnqd.令k＝1nq，所以U H＝kIBd.一、对传感器的正确理解1．传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是格外微弱的，一般要经过放大处理后，再通过把握系统产生各种把握动作．2．在分析传感器时要明确(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示的或如何把握开关的．例1关于传感器，下列说法正确的是()A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的C．传感器是将非电学量转变为电学量的装置D．以上说法都不正确答案AC二、常见的传感器1．光敏电阻(1)特点：阻值随光照强度的增大而减小．(2)机理：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，导电性能变好，电阻变小．2．热敏电阻(1)特点：热敏电阻的阻值大小与温度的凹凸有关．温度变化，阻值有明显变化．(2)分类：由半导体材料制成，其导电性能对温度的变化很敏感，热敏电阻所用材料依据其温度特性可分为三类：正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻和临界温度系数热敏电阻．①正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度上升而增加．②负温度系数的热敏材料(NTC)，它的电阻随温度的上升而下降．③临界温度系数的热敏材料(CTC)，它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降．3．金属热电阻特点：电阻率随温度的上升而增大，电阻随温度的上升而增大．4．霍尔元件霍尔电势凹凸的推断方法：由左手定则推断带电粒子的受力方向，假如带电粒子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，假如是负电荷，则拇指所指的面为低电势面，但无论是正电荷还是负电荷，四指指的都是电流方向，即正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向．在推断电势凹凸时肯定要留意载流子是正电荷还是负电荷．例2下列有关电阻应用的说法中，错误的是()A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．金属热电阻随温度上升而减小解析由热敏电阻、光敏电阻、金属热电阻的特性和用途知A、B、C正确，D错误．答案D例3在信息技术高速进展、电子计算机广泛应用的今日，担负着信息采集任务的传感器在自动把握、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表争辩热敏特性试验中，安装好如图2所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发觉多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图2A．应选用电流挡，温度上升换用大量程测量B．应选用电流挡，温度上升换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度上升时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度上升时换用倍率小的挡解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流表，A、B均错；当温度上升时，选用欧姆挡的多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应当换用倍率小的欧姆挡，C错误，D正确．答案D例4如图3所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面对里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图3解析由于自由电荷为电子，运动方向与电流方向相反，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U，当运动的自由电子所受电场力与洛伦兹力平衡时，有e Ub＝e v B，由于导体中的电流I＝neS v＝ne v·bd，故U＝IBned答案下表面电势高IBned对传感器的理解1．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化为电信号的过程．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．电饭煲中把握加热和保温的温控器答案A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确．光敏电阻的特性2.如图4所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，闭合开关S后，下列说法中正确的是()图4A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案A解析当滑动触头P向左移动时，使其电阻减小，则流过二极管的电流增大，从而发光增加，使光敏电阻R 的阻值减小，通过灯泡L的电流增大，则L消耗的功率增大，A正确，B、D错误；当滑动触头P向右移动时，可分析出L消耗的功率变小，C错误．热敏电阻的特性3．如图5所示是观看电阻值随温度变化状况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化状况正确的是()图5A．假如R为金属热电阻，读数变大，且变化格外明显B．假如R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．假如R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化格外明显D．假如R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案C解析若为金属热电阻、温度上升后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误．若为热敏电阻，读数将明显变化，C对，D错．霍尔元件原理分析及应用4.如图6所示是霍尔元件的工作原理示意图，假如用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，相对于一个霍尔元件d、k为定值，假如保持电流I恒定，则可以验证U H随B的变化状况．以下说法中正确的是()图6A．增大穿过霍尔元件工作面的磁感应强度B时，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．转变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化答案ABD解析A B增加，由U H＝kIBd，知U H将变大正确B两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平正确C赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直错误D若磁场与工作面夹角为θ，则应有q v B sin θ＝qU Hd，可见θ变化时，U H将变化正确(时间：60分钟)题组一对传感器的理解1．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，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，是由于()A．转变湿度B．转变温度C．转变磁场D．转变电容答案D解析手靠近干手机后，使电容式传感器的电容转变，干手机内的电热器工作．2.传感器是把非电学量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图1所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a 、b 构成一个电容器，b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S 发出频率恒定的声波使a 振动，则a 在振动过程中( )图1A ．a 、b 板之间的电场强度不变B ．a 、b 板所带的电荷量不变C ．电路中始终有方向不变的电流D ．向右位移最大时，电容器的电容最大 答案 D解析 a 、b 始终跟电源相连，电势差U 不变，由于a 、b 间距离变化，由E ＝Ud 知场强变化，A 错误；由C ＝εr S4πkd知d 变化时C 变化，a 向右位移最大时，电容最大，D 正确；由Q ＝CU 知a 、b 所带电荷量变化，电路中电流方向转变，B 、C 错误．3．电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C 取决于极板正对面积S 、极板间距离d 以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是( )图2A ．甲图的传感器可以用来测量角度B ．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C ．丙图的传感器可以用来测量压力D ．丁图的传感器只能用来测量速度答案 ABC题组二 光敏电阻的特性4．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌拦住部分光线，表针的偏角为θ′，则可推断( )图3 A ．θ′＝θ B ．θ′＜θ C ．θ′＞θ D ．不能确定答案 B解析 光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，用手掌拦住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小．5.如图4所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )图4A ．电压表的示数增大B ．R 2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大 答案 ABC解析 当光强度增大时，R 3阻值减小，外电路电阻随R 3的减小而减小，R 1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A 项正确，D 项错误；由路端电压减小，而R 1两端电压增大知，R 2两端电压必减小，则R 2中电流减小，故B 项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C 项正确．6.如图5所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻．此光电计数器的工作原理是( )图5A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案AC解析光电计数器的工作原理：当有物体拦住射到光敏电阻R1的光照时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压变到低电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的．题组三热敏电阻的特性7．如图6所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路图．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子，由于沟通电是单相的，启动时必需依靠启动绕组的挂念才能产生旋转磁场，在启动绕组的支路中串联有一个PTC 元件，这是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度上升而发生显著变化，当电动机正常转动以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小．以下推断正确的是()图6A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的D．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变答案BD解析启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，B正确；启动后，随着PTC元件温度上升，PTC 元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则D正确．8.如图7所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()图7A．R1两端电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案C解析R2与灯L并联后与R1串联，然后与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错．9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图8甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()图8A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃答案D解析在20 ℃时，E＝(R g＋R1)I1，得R g＝500 Ω，设温度为t时，E＝(R g＋R2)I2，代入数据得R2＝2 000 Ω，从题图乙中可以看出t＝120 ℃，故选D.10.如图9所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发觉小灯泡亮度变化是变暗，发生这一现象的主要缘由是()图9A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化答案C解析电阻丝的电阻率随温度的上升而增大，电阻丝的电阻也增大，电路中电流减小，依据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．题组四霍尔元件原理分析及应用11.如图10所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则()图10A．电势φa＞φbB．电势φb＞φaC．电流增大时，|φa－φb|增大D．其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，电势结果仍旧一样答案AC解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可推断出电子因受洛伦兹力作用向b侧偏转，所以φa＞φb，A对，B错；因|φa－φb|＝k IBd，所以电流增大时，|φa－φb|增大，C对；若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向b侧偏转，|φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故D选项错误．12．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、把握领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动把握升降电动机的电源的通断等．在一次试验中，一块霍尔材料制成的薄片宽L ab＝1.0×10－2m、L bc＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1.5 T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0 A的电流，如图11所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压．图11(1)假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？答案(1)a(2)6.7×10－4 m/s解析(1)依据左手定则可确定a端电势高．(2)当导体内由于载流子沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，导体横向电压稳定．设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为U ab，横向电场强度为E，电场力为F e＝eE＝e U abL ab，磁场力F B＝e v B，平衡时U abL ab e＝e v B，得v＝U abL ab B≈6.7×10－4 m/s.。

§9.4 物态变化中的能量交换制作：_____________审核：______________班级： .组名： . 姓名： .时间：年月日【学习指导】：1兴趣、好奇心、不断尝试、自主性、积极性2动脑思考，头脑清晰3狠抓落实，而且要有具体的落实措施4听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的5独立、限时、满分作答6不仅要去学习，而且要学出效果，还要提高效率。

7保证效果就要每个点都要达标。

达标的标准是能够“独立做（说、写）出来”，不达标你的努力就体现不出来8该记的记，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠！9费曼学习法：确定一个学习的知识点；假设你在教授别人该知识点；遇到卡壳时回顾相关知识点；简化你的语言，达到通俗易懂的程度。

该法尤其适合概念、定义、定理、定律等的理解和记忆。

10明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、应用灵活11总结：11.1每题总结：每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法11.2题型总结：先会后熟，一种题型先模仿、思考，弄懂后，总结出这类题型的出现特征、解题方法，然后再多做几道同类型的，直到遇到这种题型就条件反射得知道怎么做11.3小节总结：总结该小节的知识结构、常见题型及做法11.4章节总结：总结该章节的知识结构、常见题型及做法12多做多思，孰能生巧，熟到条件反射，这样一是能见到更多的出题方式，二是能提高做题速度13根据遗忘曲线，进行循环复习14步骤规范，书写整洁，条理清晰15步骤一步一步的写，最好不要把几个公式合成一个式子来写，因为有步骤分16错题本的建立：在每次发的试卷资料的右上角写上日期，同一科目的试卷按日期顺序放好。

在做错的题号上画叉号，在不会做的题号上画问号，以后就是一本很好的错题集。

其他资料亦如此处理。

这种方式简单实用。

同时，当你积攒到一定程度，看到自己做过的厚厚的资料，难道不会由衷的产生一种成就感么？！【一分钟德育】(将下面的内容对照自身，理论要落地)坚持做有意义的事1.听CNN和BBC,坚持6年以上,从四级黑要考两次到现在跟老外交流亳无压力2.轮滑和手绘，从高中到大学毕业,人生变的无比有意义，还能在工作之余养活自己3.练字4年，从一开始因为字丑到后来因为心浮气躁,越来越理解字如其人的含义4.跑步7年，身体由内而外轻盈,皮肤状态很佳,整个人精神状态很好,每天还比别人多出来一段时间思考人生5.十几年来，一年四季坚持喝热水,热水洗脸,热水泡脚,身体健康，很少生病6.入职四年，坚持每天下班前写工作日记，做工作反思,从月薪4000已经涨到年薪20万7.初中开始睡前必读书,现在无论跟谁聊天都能够引经据典，侃侃而谈8.每天早起十分钟压腿拉伸,每天晚上睡前十分钟腹部练习,生完孩子后依旧没有小肚腩，腿型越来越好看欲要其他资料，请搜索关键字“含答案，精排版”，或在资料下面点击我的账号【回眸一瞥】初中熔化、汽化知识【目标及达标标准】1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念。

液体教案三维目标知识与技能1、知道液体的宏观性质（具有一定的体积，不易压缩，有流动性），2、了解液体的微观结构：液体的微观粒子也在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子没有固定不变的平衡位置．3、能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象．4、了解表面张力现象在实际中的应用，并能解释一些简单的自然现象．过程与方法1．运用能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象．2．理论联系实际，学习运用表面张力解释自然现象情感、态度与价值观通过对表面张力现象在实际中的应用，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣．教学重点难点：液体的微观结构及其宏观解释教学方法：探究法教具：多媒体课件教学过程设计引入新课分子在不停的做无规则的运动，分子之间的的相互作用力使得分子聚集在一起，而分子的无规则运动又使它们分散开来，我们看到自然界中物质的三种状态：液态、气态和固态，便是由于分子的这两种作用而产生的三种不同的聚集状态。

为了更好的研究微观分子的排布对物质宏观性质的影响，我们分别研究物质的固态、液态和气态——固体、液体和气体；前面，我们已经研究了固体，今天，我们来研究液体。

二、新课教学1、对比液态、气态、固态研究液体的性质问题：对比气体、固体，讨论液体与这两种物态的宏观性质具有哪些相似的特性？教师提示：宏观性质有形状、颜色、硬度、延展性等等。

总结：（1）、液体和气体没有一定的形状，是流动的。

（2）、液体和固体具有一定的体积；而气体的体积可以变化千万倍；(3）、液体和固体都很难被压缩；而气体可以很容易的被压缩；教师讲解：通过上面的研究，我们发现，液体的性质介于气体和固体之间，它与固体一样具有一定的体积，不易压缩，同时，又像气体一样没有固定的形状，具有流动性。

这些性质由它的微观结构决定的。

下面，我们来对比一下分子的这三种聚集形式。

2、液体的微观结构如果我们假设，固态时物质体积为1，液化后的体积大约为10，汽化后的体积则为。

板书：固态（体积1）→液态（体积大约10）→气态（体积）通过上面的对比，我们可以看出，液体分子的排布更接近固态，在宏观性质上表现出类似于固态的不可压缩性和体积不变性。