中兴大学物理系孙允武电磁感应一-1.

高考物理连云港电磁学知识点之传感器全集汇编及答案

高考物理连云港电磁学知识点之传感器全集汇编及答案一、选择题1．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则()A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流随角速度的增大而减小C．弹簧的伸长量为x＝D．输出电压U与ω的函数式为U＝2．如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（光照增强电阻变小），R2为定值电阻，A、B接监控装置．则（）①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A．①③B．①④C．②③D．②④3．如图电路中，电源电动势为E，内阻为r，R G为光敏电阻，R为定值电阻。

闭合开关后，小灯泡L正常发光，当光照增强时，A．小灯泡变暗B．小灯泡变亮C．通过光敏电阻的电流变小D．通过光敏电阻的电流不变4．科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图所示电路中GMR为一个磁敏电阻，R和为滑动变阻器，和为定值电阻，当开关和闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．则A．只调节电阻，当向下端移动时，电阻消耗的电功率不变B．只调节电阻，当向下端移动时，带电微粒向下运动C．只调节电阻R，当向右端移动时，电阻消耗的电功率变小D．只调节电阻R，当向右端移动时，带电微粒向下运动5．下列说法中正确的是( )A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态6．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻．控制开关电路具有下列特性：当A点电势φA＜φ0时，控制开关处于断路状态；当φA≥φ0时，控制开关接通电路，M开始运转．下列说法中正确的是（）A．环境温度升高时，A点电势升高B．可变电阻R 阻值调大时，A点电势降低C．可变电阻R 阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作7．电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的，内有两个“聪明”开关，一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热，这种“聪明电路”是()A．B．C．D．8．压敏电阻能够把压力这个力学量转换为电阻这个电学量，压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，R 为定值电阻，电流表示数随时间变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（）A．0~1t时间内，升降机可能匀速运动B．0~1t时间内，升降机一定匀速上升C．1t~2t时间内，升降机可能匀速上升D．1t~2t时间内，升降机一定匀加速上升9．火警报警系统原理如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1:n2=10:1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻．下列说法中正确的是A．此交变电源的每秒钟电流变化50次B．电压表示数为22 VC．当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小D．当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小10．为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在，如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中R B是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器R B所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将（）A．I变大，U变小B．I变小，U变小C．I变大，U变大D．I变小，U变大11．如图所示是测定位移x的电容式传感器，其工作原理是某个量的变化，造成其电容的变化，这个量为（）A．电介质进入极板的长度B．两极板的间距C．两极板的正对面积D．电介质的种类12．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（）A．电压表的示数减小B．R2中电流减小C．小灯泡的功率减小D．电路的路端电压增大13．在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），R1．R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表．若将照射R3的光的强度减弱，则（）A．电压表的示数变大 B．小灯泡消耗的功率变大C．通过R2的电流变小 D．电源内阻的功率变小14．环境监测中通常需要监测烟尘浓度。

2021年高中物理选修二第五章《传感器》经典习题(答案解析)(3)

一、选择题1．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。

下列说法正确的是（）A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C马上离开触点C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生恒定的电流2．关于传感器，下列说法中不正确．．．的是（）A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号C．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D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量3．下列说法正确的是（）A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量4．下列关于传感器说法正确的是（）A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高5．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（） A ．给货车称重的地磅使用了光传感器B ．酒店大厅的自动门使用了力传感器C ．空调的控温系统使用了温度传感器D ．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器 6．用图甲所示电路测量电流表的内阻。

闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40mA 、9V ，已知图甲中热敏电阻的I --U 关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为多少（）A ．0．14ΩB ．85ΩC ．140ΩD ．225Ω7．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、电键K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中。

大学物理上阴其俊电磁感应电磁场

B
电动势方向:
0, 0 与 L 反向
0, 0 与L 同向
若有N匝线圈，它们彼此串联，令每匝的磁通量为 1、 2、 3 磁通链数:
B
I
I
1 2 3 ( N)
d d N dt dt i 1 d dq (Ii ) 感应电流： I i R R dt dt t2 1 2 1 感应电荷： q Idt d 1 2 R 1 R t1
（2）可视为无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上，即为并联，因此其电动势类似于一根铜棒绕其一端旋转产生的电动势。

o a

B
1 2 U 0 U A BL 2
——法拉第电机
例12-5、如图所示，一无限长直导线中通有电流I0=10A，有一根l = 0.2m的金属棒，以v=2 m/s的速度平行于长直导线作匀速运动，如棒的近导线的一端距离导线 a=0.1m，求金属棒中的电动势。解: 方法一用动生电动势定义
d b d
2π x 0 I dΦ B dS adx 2π x
o
b
D
2π x 2 d d m dt x 0 a b d ln I 0 cos t 2π d
12.2 动生电动势和感生电动势
一、动生电动势（motional electromotive force） ——导体在磁场中运动时产生的感应电动势
G
v FL I F外
S
N
V
感应电流产生的磁场力（安培力），将反抗外力。即可以说外力反抗磁场力做功，从而产生感应电流转化为电路中的焦耳热，符合能量守恒规律的否则只需一点力开始使导线移动，将有无限大的电能出现，不符合能量守恒定律！

题目：低噪前置放大器的制作姓名：汤衍浩学号：00704096院系：物理...

题目：低噪前置放大器的制作Design of Low Noise Preamplifier姓名：***学号： ******** 院系：物理学院专业：物理指导老师：**2摘要一般而言，低噪放大器输入端常用的元件有BJT、JFET、MESFET。

但是BJT的电流噪声相对而言比较大，并且该噪声不能由cross correlation消去，反而由于cross correlation，会变为原来的2倍。

所以我们没有选用BJT，而是用电流噪声很小的LSK389（2SK389的改进版）。

电路采用二级放大的方式。

由于前级的噪声基本决定了整个放大器的噪声大小，所以前级由并联的两个LSK389实现差分输入放大。

后级采用AD624，放大倍数为100。

电路先在面包板上搭设调试，然后再制作双层PCB。

一共制作了两个放大电路A、B。

其中A、B的放大倍数和共模抑制比分别为（）、（）。

A、B两板的噪声参数分别是：A板在之间，B板的在之间。

最后，使用cross correlation的方法测量了电阻噪声。

20欧姆的电阻噪声为，和理论值相比理论。

100欧姆的电阻噪声为，和理论值相比理论此外，此自制放大器还有两个很大的好处：一是低噪前置放大器的前级为差动放大器，有别于一般的只有单端输入的低噪前置放大器，可以将共模信号衰减掉（此放大器拥有良好的CMRR，77dB和83dB）。

二是此放大器体积较小，可以放在尽可能接近测量装置的地方，这样就可以尽量减少外界噪声的影响。

最后，利用放大器噪声间拥有不相干性，对两个放大器做cross correlation。

可以把En基本消去。

本实验采用对频域做cross correlation，明显地减少了测量时间。

本次实验，电路板的搭设以及对频域的cross correlation的方法主要参考了台湾中兴大学孙允武教授研究组的本科毕业论文和危健老师之前的工作。

江苏十年高考“电磁感应”计算题对教学的启示

在新授课中，如果带着学生一起做过“跳绳发电” 这个实验活动的话，那么学生在遇到 2019 年江苏高考第 14 题时，肯定不会觉得陌生．由此设想：不仅在新授课的教学中要注重概念、规律的探究过程，在高三复习过程中，不妨结合具体情境或者设计相关实验，让学生重新亲历一次，虽然复习进度可能会慢下来，必要的过程才能让学生真正理解相应的规律． 2. 2 启示二: 明确过程特点选择正确方法
导体杆在磁场中做非匀变速运动的情况，其中在 2010、2014 两年的情境中，导体杆最终做匀速运动； 2013、2015 年考察了固定线框在均匀变化磁场中的情况；2016 年考察了导体杆、线框在匀强磁场中做匀速运动时的电路情况；2018 年考察的是导体杆在多个力作用下做匀变速直线运动的情况；2019 年考察的是由线圈形变产生的感应电动势、感应电流及整个闭合回路的情况．
从考查方法看：电磁感应和动力学、恒定电流、磁场、交变电流等多个模块综合考察，主要情景模型可以大体分成三类，虽然相应的考查方法也有所不同，主要包括：
（1）在导体杆、线框运动的情境中，结合运动状态（一般针对刚进出磁场或匀速运动时）对其进行受力分析，从而求解安培力或其他力；
圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积 S = 0． 3m2 、电阻Ｒ =
0. 6Ω，磁场的磁感应强度 B = 0． 2T．现同时向两侧拉
动线圈，线圈的两边在 Δt = 0． 5s 时间内合到一起．求
线圈在上述过程中
（1）感应电动势的平均值 E；

大物习题解答-大学物理习题答案(许瑞珍_贾谊明)-第9章电磁感应

第9章电磁感应9－1在通有电流I=5A 的长直导线近旁有一导线ab ，长l =20cm ，离长直导线距离d=10cm （如图）。

当它沿平行于长直导线的方向以v =10m/s 速率平移时，导线中的感应电动势多大？a 、b 哪端的电势高？解：根据动生电动势的公式E =⎰⋅⨯Ll B v d )(E 3ln 22030100πμ=πμ=⎰Ivx dx IvV 57101.13ln 2105104--⨯=π⨯⨯⨯π=方向沿x 轴负向，a 电势高。

9－2平均半径为12cm 的4×103匝线圈，在强度为0.5G 的地磁场中每秒钟旋转30周，线圈中可产生最大感应电动势为多大？如何旋转和转到何时，才有这样大的电动势？解：t NBS ω=ϕcos ，电动势的大小为E t NBS dtd ωω=ϕ=sin E max n r NB ππ=22V 7.1302)1012(105.01042243=⨯π⨯⨯⨯π⨯⨯⨯⨯=--9－3如图所示，长直导线中通有电流I=5A 时，另一矩形线圈共1.0×103匝，a=10cm ，长L=20cm ，以v =2m/s 的速率向右平动，求当d=10cm 时线圈中的感应电动势。

解：1010ln 2102010100+πμ=+πμ=ϕ⎰+x IL N x dx IL Nx电动势的大小为E dtd ϕ=dt dx x IL N 10120+πμ=1020+πμ=x vIL NE x=d=10=V 373102)1010(225104100.1--⨯=+π⨯⨯⨯π⨯⨯9－4若上题中线圈不动，而长导线中，通有交流电i =5sin100πt A ，线圈内的感生电动势将多大？解：2ln 210201010100πμ=+πμ=ϕ⎰+iLN x dx iL Nvxo电动势的大小为E dt d ϕ=dt di L N ⨯πμ=2ln 20dtdi L N ⨯πμ=2ln 20t L N ππ⨯⨯πμ=100cos 10052ln 20t ππ⨯π⨯⨯π⨯⨯=-100cos 5002ln 22104100.173)(100cos 1035.42V t π⨯=-9－5一长为L 的导体棒CD ，在与一均匀磁场垂直的平面内，绕位于L/3处的轴以匀角速度ω沿反时针方向旋转，磁场方向如图所示，磁感应强度为B ，求导体棒内的感应电动势，并指出哪一端电势高？解：根据动生电动势的公式E =⎰⋅⨯Ll B v d )(E -ω=⎰L dr Br 320⎰ωL dr Br 310⎰ω=L L dr Br 3231261L B ω= c 点电势高9－6如图两端导线ab=bc=10cm ，在b 处相接而成300角。

法拉第电磁感应定律及其应用

法拉第电磁感应定律及其应用1．法拉第电磁感应定律：电路感应电动势的大小，跟穿过这一电路的___________________成正比。

公式E = __________（其中n 表示 _______________）。

〖例1〗对于匝数一定的线圈，下列说法中正确的是（） A ．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 B ．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 D ．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大〖例2〗如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef 在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 搁在框架上，可无摩擦地滑动。

此时abed 构成一个边长为l 的正方形，棒的电阻为r ，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B 0。

⑴ 若从t = 0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k ，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图中标出感应电流的方向。

⑵ 在上述 ⑴ 的情况中，棒始终保持静止，当t = t 1时，垂直于棒的水平拉力为多少？⑶ 若从t = 0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，请写出磁感应强度随随时间t 的变化的关系式。

2．平动切割方式：E = __________（其中θ为 _________________）；转动轴与磁感线平行时，如图所示，感应电动势E = _______；线圈的转动轴与磁感线垂直时，如图所示，感应电动势 E = ___________（从中性面开始计时）。

〖例3〗如图所示，在磁感应强度B = 0.5T 的匀强磁场中，让导体PQ 在U 型导轨上以速度v = 10m/s 向右匀速滑动，两导轨间距离l = 0.8m ，则产生的感应电动势的大小和PQ 的中的电流方向分别为（） A ．4V ，由P 向Q B ．0.4V ，由Q 向P C ．4V ，由Q 向P D ．0.4V ，由P 向Q ．〖例4〗图示是法拉做成的世界上第一台发电机模型原理图。

高考物理苏教版一轮课件核心素养提升选修3-2第十章电磁感应

1 2
mv2a
＝21
mv2c
＋21
mv′2a
③
解得：v′a＝0，vc＝6 m/s④
(2) I ＝B2LRv ＝2BRLΔst ⑤
F′＝B I L⑥
对 cd 棒进入磁场过程，由动量定理得：
－F′Δt＝mv′c－mvc⑦ 对 cd 棒出磁场后由能量守恒得：
1 2
mv′c2
＝mgh⑧
联立以上各式得：h＝1.25 m⑨
(1)求导轨与水平面夹角 α 的正弦值及磁场的磁感应强度 B 的大小； (2)若金属棒的速度从 v1 增至 v2 历时 Δt，求该过程中流经金属棒的电荷量 q。
【解析】(1)开关断开时，金属棒在导轨上匀加速下滑，由牛顿第二定律有 mg sin α＝ma 由匀变速运动的规律有：v1＝at 解得 sin α＝vg1t 开关闭合后，金属棒在导轨上做变加速运动，最终以 v2 匀速运动，匀速时 mg sin α＝BIL
mv2 rv1t
2．如图所示，平行光滑金属导轨 PQ、MN 分别由一段圆弧和水平部分组成，水平部分固定在绝缘水平面上，导轨间距为 L，M、P 间接有阻值为 R 的定值电阻，导轨水平部分在 CD、EF 间有垂直导轨平面向上的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为 B，GH 右侧有垂直导轨平面向下的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小为 2B，金属棒 b 垂直导轨放在导轨的 EF、GH 之间，金属棒 a 在圆弧导轨上离水平面高 h 处由静止释放，金属棒在导轨上运动过程中始终与导轨接触良好并与导轨垂直，两金属棒接入电路的电阻均为 R，质量均为 m，CD、EF 间的距离为 2h，重力加速度为 g，金属棒 a 与 b 碰撞后粘在一起，最后金属棒 a、b 停在磁场Ⅱ区域内，求：
核心素养提升选修3-2 第十章