相关试卷

超声波及其应用

超声波是一种频率高于20000Hz的声波，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌、消毒等。超声波加湿器（如图）在干燥的冬季比较常用，它的工作原理是把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成“白雾”，再用小风扇把水雾吹入室内，就可以增加室内空气的湿度。

声呐被称为潜艇的“耳目”，声呐能够向水中发射超声波，超声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来被声呐接收，根据声信号的往返时间可以确定目标的距离。此外利用声呐装置还可以测绘海底的地形。

关于社区噪声污染控制的建议。

【活动主题】

环境中的噪声污染与其他污染一样，常常干扰人们正常的生活、工作和学习，危害人类环境。你所在的社区有哪些噪声困扰着居民？怎样有效地减少社区的噪声污染？你能向社区提出合理的建议吗？

【方案制定与实施】

小阳和几位与他住得较近的同学组成调查小组，开展以下调查研究活动：

（1）通过现场考察与访问居民，了解到所住社区的噪声来自附近马路上车辆的马达声、小区附近摊贩的吆喝声等。

（2）根据《中华人民共和国噪声污染防治法》的相关规定，噪声分为工业噪声、建筑施工噪声、交通运输噪声、社会生活噪声四类。小阳通过调查发现，该社区的噪声属于噪声、噪声两大类。

（3）查阅我国2008年制定的《声环境质量标准》中不同区域的环境噪声限值可知，居民区、文化教育等场所的理想声音环境是白天不高于55dB，夜间不高于45dB，这主要体现了声音的（填声音的特性）对人的影响。同学们分组，用分贝仪检测社区不同时段的噪声分贝数。若某时刻分贝仪上显示的数据是70dB，则该噪声（选填“会”或“不会”）影响人们的休息和睡眠。

（4）了解噪声对人们的生活与健康的危害，小阳提出了以下合理化建议：

①加强社区周边环境的绿化，种植树木，这是在（选填“消声”“吸声”或“隔声”）方面采取措施控制噪声。

②规范好社区附近摊贩的运营区域与时间，安装相应的噪声监测设备进行提醒。

（5）【拓展反思与分析】

图中的甲和乙是乐音和噪声的波形图，其中属于噪声的是图。

中国古代的“计程车”——记里鼓车

记里鼓车是我国古代用于计算道路里程的车。如图甲所示是汉代记里鼓车示意图，当车行一里时，车上的木人就敲一下鼓，当车行到十里时，车上的木人就敲一下镯（古代的乐器）。

图乙为记里鼓车俯视结构图，马匹拉着该车向前行走，带动左、右足轮转动。立轮（齿数为18）与左、右足轮同轴，并与下平轮啮合（严密咬合），从而带动下平轮（齿数为54）水平转动；旋风轮（齿数为3）与下平轮同轴，并与上平轮（齿数为100）啮合，当上平轮转动一圈，轮上的拔子使拨动上层木人击鼓一次，提示车行一里。

齿轮传动的原理如下：如图丙所示，齿轮A的齿数为24，齿轮B的齿数为36，齿轮A、B啮合，当齿轮A转一周即转过24齿时，齿轮B也转24齿，则B转动不足一周，图中齿轮C与齿轮B同轴，当齿轮B转一圈时，齿轮C也转一圈。左、右足轮直径取2m，圆周率取3。

嫦娥奔月

2013年年底，“嫦娥三号”卫星携带“玉兔号”月球车登月探测。已经探明，月球上无水，无大气。物体在月球上的重力只有地球表面重力的$\frac{1}{6}$。“嫦娥三号”在登陆月球时将使用软着陆方式，采用边降落边用发动机反推，以减缓降落速度。它会自动选择一块平整的地方降落，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，卫星呈自由落体降落，确保软着陆成功。

2020年11月24日4时30分在文昌航天发射场长征五号遥五运载火箭将嫦娥五号探测器成功发射，举世瞩目。嫦娥五号探测器上有上升器、着陆器、返回器和轨道器4部分组成。2020年12月17日凌晨2点，嫦娥五号月球探测器，独自携带1731g月球样品，先以高速进入地球大气层，再借助大气层提供的升力“打水漂”后跳起来，之后再重新进入大气层才安全返回地球。最终，带着“月球土特产”顺利着陆于内蒙古中部草原的四子王旗航天着陆场。

电容式触摸屏

现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏。触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃，在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测到的电荷分布的变化，触摸屏就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹。

电容式触摸屏的一个缺点是如果用较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。它的另一个缺点是当较大面积的手掌或手持导体靠近电容屏而不触摸时，就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内，就能引起电容屏的误动作。电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。

热电效应

1821年，德国物理学家塞贝克发现在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生电流，称为“塞贝克效应”。其基本情况可用如图甲所示热电偶电路实验来描述：把1根铁丝的两端分别与2根铜丝相连接，再与一只小量程的电流表串联成闭合电路，然后把铜、铁丝的一个接点D放在盛有冰水混合物的杯中，另一个接点G用火焰加热时，发现电流表的指针会发生偏转，闭合电路中会产生电流。

1834年，法国实验科学家珀尔帖又发现了它的相反情况：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同，一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，从而产生温差，称为“珀尔帖效应”。1837年，俄国物理学家愣次又发现，改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接点变成升温。

根据上述原理可以制作出一种电子制冷箱，其结构可简化为：将P型半导体与N型半导体用铜板连接，再用导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，为了取得更好的效果，实际的电子制冷箱是把多对P、N型半导体连接起来的（如图乙）。在回路中接通电流后，一个接点变冷（箱内部），另一个接头散热（箱外部）。

（1）图甲中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由能转化而来的；

（2）电子制冷箱是根据效应原理工作的，使用（直流/交流）电源供电；

（3）如果想利用上述电子制冷箱来制热，最简便的方法是；

（4）在图乙中多对P、 N型半导体对是 （串联/并联）连接的。

多普勒效应

1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声变强、变尖，而火车从近而远时鸣笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源与观察者之间相互靠近或远离时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发声的频率。当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增加，频率变小，音调变得低沉；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的波长减小，频率变大，音调就变高，后来人把它称为“多普勒效应”。科学家们经研究发现多普勒效应适用于所有类型的波，包括电磁波。声波的多普勒效应可用于交通中的测速，交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。

超声波指纹识别技术

传统指纹识别TouchlD已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenseID的出现，屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。

与传统指纹识别不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁。

超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有较强的穿透能力，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料等。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。

霍尔传感器与调速把手

霍尔传感器是一个可以改变输出电压的元件。如图1所示，在一个矩形半导体薄片上，制作四个电极$\text{E}\mathit{、}\text{F}\mathit{、}\text{M}\mathit{、}\text{N}$它就成了一个霍尔传感器。当在$\text{E}\mathit{、}\text{F}$间通入电流$I$ ， 同时加一与薄片垂直的磁场$B$（物理学中用磁感应强度表示磁场的强弱，磁感应强度的符号为$B$），则薄片$\text{M}\mathit{、}\text{N}$间就产生电压，称为霍尔电压$U$。

研究表明霍尔电压$U$与$\text{E}\mathit{、}\text{F}$间通入的电流$I$和磁感应强度$B$关系分别如图2甲和乙所示。如果在$\text{M}\mathit{、}\text{N}$两端接一电阻$R$ ， 当改变磁感应强度$B$或电流$I$的方向时，通过电阻$R$的电流方向会随之改变。

电动自行车调速把手可以改变电动自行车转速和转向，图3是一个调速把手内部结构示意图，圆形把手内部阴影部分镶嵌一条强弱不同的半环形磁体，从A到B磁感应强度逐渐变强，且变化均匀。传感器电源是负责给霍尔传感器输入电流的装置，控制器是根据霍尔传感器的输出电压来调节通过电机的电流大小和方向，从而实现调节电机转速和转向。