《2025年多维互动提优课堂八年级物理上册提升版》

31. (6分)阅读短文,回答问题。
机器人的“眼睛”
很多机器人为了“看见”周围的物体,需要有自己的“眼睛”,例如家庭中的扫地机器人,工作时就要能探知前方的家具、墙壁等障碍物。红外传感器就是一种机器人的“眼睛”,其工作原理如图所示。红外发射器向前方发射一束红外线,碰到障碍物后向各个方向反射,其中一束光通过接收透镜中心,照射到红外检测器上的某一位置。该位置偏离透镜主光轴的距离称为偏移值。如果检测器到透镜的距离为f,红外发射器中心线与接收透镜主光轴之间的距离为d,当偏移值为L时,根据三角形的相似关系,可计算出红外传感器到障碍物的距离。

(1)红外线属于不可见(可见/不可见)光。
(2)红外传感器发射红外光束,遇到物体时,光束会发生漫反射(漫反射/镜面反射)；接收透镜对光线有会聚(会聚/发散)作用。
(3)某品牌红外传感器的检测器到透镜的距离为10 cm,红外发射器中心线与接收透镜主光轴之间的距离为20 cm,一次测量时偏移值为2 cm,则红外传感器到障碍物的距离为100cm；如果偏移值更大一些,说明红外传感器到障碍物的距离更小(大/小)。
(4)当遇到玻璃门等透明障碍物时,使用超声波(超声波/红外线)感应器效果较好。

答案： 【解析】：
本题主要考查了红外线的性质、光的反射类型、透镜对光线的作用以及相似三角形的应用等知识点。
（1）红外线是一种不可见光，这是红外线的基本性质。
（2）红外传感器发射红外光束，遇到物体时，由于物体表面粗糙，光束会发生漫反射，使得光束向各个方向反射。接收透镜对光线有会聚作用，它能够将反射回来的光线会聚到红外检测器上。
（3）根据题目中的描述和图示，可以利用相似三角形的性质来求解红外传感器到障碍物的距离。设红外传感器到障碍物的距离为$D$，已知检测器到透镜的距离为$f$，红外发射器中心线与接收透镜主光轴之间的距离为$d$，偏移值为$L$。根据相似三角形的性质，有$\frac{L}{f}=\frac{d}{D}$，将已知的$f=10cm$，$d=20cm$，$L=2cm$代入上式，可以求出$D=100cm$。如果偏移值$L$更大一些，由于$d$和$f$是固定的，根据相似三角形的性质，可以知道红外传感器到障碍物的距离$D$会更小。
（4）当遇到玻璃门等透明障碍物时，红外线可能会穿过障碍物而无法被反射回来，因此使用红外线感应器效果可能不好。而超声波感应器则可以通过测量超声波的反射时间来计算障碍物的距离，不受透明障碍物的影响，因此使用超声波感应器效果较好。
【答案】：
（1）不可见；（2）漫反射；会聚；（3）100；小；（4）超声波。