高二物理學(xué)的有關(guān)知識(shí)考點(diǎn)
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高二物理學(xué)的有關(guān)知識(shí)考點(diǎn)1
1基本介紹
原子在化學(xué)反應(yīng)中是最小的微粒無(wú)法再變化。原子是由原子核和核外電子構(gòu)成。原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，而質(zhì)子和中子由三個(gè)夸克構(gòu)成。電子的質(zhì)量為9.1091x10-28-28">克，而質(zhì)子和中子的質(zhì)量分別是電子的1836倍和1839倍。
2數(shù)量關(guān)系
①質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
②質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子核外電子數(shù)=原子序數(shù)
注意：中子決定原子種類(同位素)，質(zhì)量數(shù)決定原子的近似相對(duì)原子質(zhì)量，質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))決定元素種類;原子最外層電子數(shù)決定整個(gè)原子顯不顯電性，也決定著主族元素的化學(xué)性質(zhì)。
3原子模型
原子中除電子外還有什么東西?電子是怎么待在原子里的?原子中什么東西帶正電荷?正電荷是如何分布的?帶負(fù)電的電子和帶正電的東西是怎樣相互作用的?一大堆新問題擺在物理學(xué)家面前。根據(jù)科學(xué)實(shí)踐和當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，物理學(xué)家發(fā)揮了他們豐富的想象力，提出了各種不同的原子模型。
1901年法國(guó)物理學(xué)家佩蘭(JeanBaptistePerrin，1870-1942)提出的結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為原子的中心是一些帶正電的粒子，外圍是一些繞轉(zhuǎn)著的電子，電子繞轉(zhuǎn)的周期對(duì)應(yīng)于原子發(fā)射的光譜線頻率，最外層的電子拋出就發(fā)射陰極射線。
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1.可逆過程與不可逆過程
一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程達(dá)到另一狀態(tài)。若存在另一過程，能使系統(tǒng)與外界完全復(fù)原(即系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)，同時(shí)消除了原來過程對(duì)外界的一切影響)，則原來的過程稱為“可逆過程”。反之，如果用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則稱之為“不可逆過程”。
可逆過程是一種理想化的抽象，嚴(yán)格來講現(xiàn)實(shí)中并不存在(但它在理論上、計(jì)算上有著重要意義)。大量事實(shí)告訴我們：與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆過程。
2.對(duì)于開氏與克氏的兩種表述的分析
克氏表述指出：熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。開氏表述指出：功變熱(確切地說，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的過程是不可逆的。
兩種表述其實(shí)質(zhì)就是分別挑選了一種典型的不可逆過程，指出它所產(chǎn)生的效果不論用什么方法也不可能使系統(tǒng)完全恢復(fù)原狀，而不引起其他變化。
請(qǐng)注意加著重號(hào)的語(yǔ)句：“而不引起其他變化”。比如，制冷機(jī)(如電冰箱)可以將熱量q由低溫t2處(冰箱內(nèi))向高溫t1處(冰箱外的外界)傳遞，但此時(shí)外界對(duì)制冷機(jī)做了電功w而引起了變化，并且高溫物體也多吸收了熱量q(這是電能轉(zhuǎn)化而來的)。這與克氏表述并不矛盾。
3.不可逆過程的幾個(gè)典型例子
例1(理想氣體向真空自由膨脹)如圖1所示，容器被中間的隔板分為體積相等的兩部分：a部分盛有理想氣體，b部分為真空。現(xiàn)抽掉隔板，則氣體就會(huì)自由膨脹而充滿整個(gè)容器。
例2(兩種理想氣體的擴(kuò)散混合)如圖2所示，兩種理想氣體c和d被隔板隔開，具有相同的溫度和壓強(qiáng)。當(dāng)中間的隔板抽去后，兩種氣體發(fā)生擴(kuò)散而混合。
例3焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)。
這是一個(gè)不可逆過程。在實(shí)驗(yàn)中，重物下降帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)水做功，使水的內(nèi)能增加。但是，我們不可能造出這樣一個(gè)機(jī)器：在其循環(huán)動(dòng)作中把一重物升高而同時(shí)使水冷卻而不引起外界變化。由此即可得熱力學(xué)第二定律的“普朗克表述”。
再如焦耳-湯姆生(開爾文)多孔塞實(shí)驗(yàn)中的節(jié)流過程和各種爆炸過程等都是不可逆過程。
4.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
對(duì)上面所列舉的不可逆過程以及自然界中其他不可逆過程，我們完全能夠由某一過程的不可逆性證明出另一過程的不可逆性，即自然界中的各種不可逆過程都是互相關(guān)聯(lián)的。我們可以選取任一個(gè)不可逆過程作為表述熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。因此，熱力學(xué)第二定律就可以有多種不同的表達(dá)方式。
但不論具體的表達(dá)方式如何，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的，并指出這些過程自發(fā)進(jìn)行的方向。
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一、傳感器的及其工作原理
1、有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量,或轉(zhuǎn)換為電路的通斷.我們把這種元件叫做傳感器.它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后,就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了.
2、光敏電阻在光照射下電阻變化的原因：有些物質(zhì),例如硫化鎘,是一種半導(dǎo)體材料,無(wú)光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性變好.光照越強(qiáng),光敏電阻阻值越小.
3、金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大,熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,且阻值隨溫度變化非常明顯.
金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大,但靈敏度較差.
二、傳感器的應(yīng)用(一)
1.光敏電阻
2.熱敏電阻和金屬熱電阻
3.電容式位移傳感器
4.力傳感器————將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件.
5.霍爾元件
霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件.
外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力,在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集,在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷,從而形成橫向電場(chǎng);橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓,被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓.
三、傳感器的應(yīng)用(二)
1.傳感器應(yīng)用的一般模式
2.傳感器應(yīng)用：
力傳感器的應(yīng)用——電子秤
聲傳感器的應(yīng)用——話筒
溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀
光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器
四、傳感器的應(yīng)用實(shí)例：
1、光控開關(guān)
2、溫度報(bào)警器
五、傳感器定義
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。
中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。”
“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個(gè)系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統(tǒng)中的器件”。
六、主要作用
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。
而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。
新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。
顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。