第五章 傳感器 章小結(jié)-2022-2023學年高二物理新教材基礎(chǔ) 鞏固 提升三級跳含答案

第五章傳感器章小結(jié)-------2022-2023學年高二物理新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級跳新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級跳第五章傳感器章小結(jié)基礎(chǔ)知識知識結(jié)構(gòu)：知識點梳理：知識點一、傳感器的工作原理及常用敏感元件1．傳感器感受的通常是非電學量，如力、熱、磁、光、聲等，而它輸出的通常是電學量，這些輸出信號是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作，傳感器原理如下面框圖所示．eq\x(非電學量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換器件)→eq\x(轉(zhuǎn)換電路)→eq\x(電學量)2．常見敏感元件及其特性(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，光照增強電阻減小，光照減弱電阻增大．(2)熱敏電阻和金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負溫度系數(shù)兩種．正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減?。?3)霍爾元件：能把磁感應(yīng)強度這一磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學量，UH＝keq\f(IB,d)．知識點二、傳感器在實際問題中的應(yīng)用以傳感器為橋梁可以將多方面的物理知識整合在一起，在實際問題中既可以直接考查傳感器知識，也可以考查敏感元件的敏感特性，幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識，如表：傳感器種類敏感元件與之相聯(lián)系的物理知識光電傳感器光敏電阻直流電路動態(tài)分析溫度傳感器熱敏電阻直流電路問題力傳感器壓敏電阻力學、運動學與直流電路電容傳感器電容器力、運動與含電容電路鞏固所學一、單選題1．利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行的實驗叫作DIS實驗，DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成。如圖所示為“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”實驗的裝置圖，圖中①所示的器材的傳感器為（）A．位移傳感器 B．速度傳感器C．時間傳感器 D．光電門傳感器2．下列關(guān)于傳感器的說法，正確的是（）A．所有傳感器都是由半導體材料制成的B．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件C．話筒中的傳感器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號D．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學量或者電路的通斷3．如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，為定值電阻，下列判斷正確的是（）A．當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓C．掃描速度對信號處理系統(tǒng)接收到的電壓信號無影響D．掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時仍然能正常工作4．如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，為定值電阻，下列判斷正確的是（）A．當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．掃描速度對信號處理系統(tǒng)接收到的電壓信號無影響D．掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時可能無法正常工作5．酒精測試儀用于對機動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車的現(xiàn)場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的示數(shù)就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r'的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，關(guān)于電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系，正確的是（）A．U越大，表示c越大，U與c成正比B．U越大，表示c越大，但是U與c不成正比C．U越大，表示c越小，U與c成反比D．U越大，表示c越小，但是U與c不成正比6．某壓敏電阻的阻值R隨壓力F變化的規(guī)律如圖甲所示，將它水平放在電梯地板上并接入如圖乙所示的電路中，在其受壓面上放一物體m，即可通過電路中電流表A的示數(shù)I來研究電梯的運動情況。已知電梯靜止時電流表的示數(shù)為I0。下列說法正確的是（）A．若示數(shù)I＞I0，則電梯處于超重狀態(tài)B．若示數(shù)I＝I0，則電梯一定處于靜止狀態(tài)C．若示數(shù)I在減小，則電梯的速度在減小D．若示數(shù)I保持不變，則電梯一定處于平衡狀態(tài)7．如圖是電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。電飯鍋中的感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，能被磁體吸引，當溫度上升到約103℃（稱為感溫鐵氧體的“居里點”）時，就會失去鐵磁性，不能被磁體吸引，在電飯鍋工作過程中，下列說法錯誤的是（

）A．煮飯時手壓開關(guān)按鈕，永磁體與感溫鐵氧體相吸同時接通電路B．當鍋底水分剛好被大米全部吸收時，電飯鍋立即自動斷電C．當感溫鐵氧體的溫度達到“居里點”時，電飯鍋自動斷電D．若用電飯鍋燒水至沸騰時，感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起8．某同學利用壓力傳感器設(shè)計水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的和，其中一個是定值電阻，另一個是壓力傳感器（可等效為可變電阻）。水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于時，控制開關(guān)自動開啟低水位預(yù)警；當a、b兩端的電壓小于（、為定值）時，控制開關(guān)自動開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是（）A．B．為壓力傳感器C．若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時的水位越低D．若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時的水位越高二、多選題9．傳感器在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛。下列傳感器中，輸入物理量為溫度的是（）A．熱敏電阻 B．電阻應(yīng)變片 C．金屬熱電阻 D．電容式位移傳感器10．如圖是蘋果自動分揀裝置的示意圖。該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標準自動分揀為大蘋果和小蘋果。為壓力傳感器。為可調(diào)電阻，兩端電壓越大，電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引越強（）A．壓力越大越大B．壓力越大越小C．調(diào)節(jié)的大小可以起到保護電路的作用D．調(diào)節(jié)的大小可以改變蘋果篩選的標準11．電容式傳感器是用來將各種非電學物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W物理量的裝置。如圖是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四個傳感器的作用，下列說法正確的是（）A．甲圖的傳感器可以用來測量角度B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力D．丁圖的傳感器可以用來測量速度12．傳感器已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中，下列關(guān)于傳感器的說法正確的是（）A．電視機對無線遙控信號的接收主要是采用了紅外線傳感器B．電飯鍋能夠自動控制溫度的原因是它裝有溫度傳感器C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器D．電腦所用的光電鼠標主要采用聲波傳感器能力提升三、實驗題13．如圖甲所示為一利用光敏電阻測量儲液罐中液面高度裝置的示意圖。當罐中裝滿液體時，液面與出液口高度差為h，罐外有一豎直放置的管，管內(nèi)一側(cè)有沿豎直線排列的多個光敏電阻，另一側(cè)有一列光強穩(wěn)定的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過定滑輪相連，遮光板可隨浮塊的升降在管內(nèi)上下運動，光敏電阻的總長度和遮光板的總長度都為h。當儲液罐內(nèi)裝滿液體時，遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高，管內(nèi)的光均勻地照射在光敏電阻上，光敏電阻和儀表相連?，F(xiàn)要求設(shè)計一電路以利用上述裝置測量液面的高度。為將問題簡化，假設(shè)管內(nèi)只有3個光敏電阻R1、R2、R3，分別位于管的上端、下端和中央；它們的暗電阻均為R＝10kΩ，被管內(nèi)光源照亮時電阻均為R′＝1.0kΩ。給定的儀器還有：直流電源E（電動勢為9V，電阻不計），3個定值電阻，阻值分別為R4＝2.5kΩ，R5＝1.8kΩ，R6＝1.5kΩ；電壓表V（量程為0~3V，內(nèi)阻可視為無窮大），開關(guān)一個，導線若干。要求：當罐內(nèi)裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。（1）如圖乙所示為某次電壓表的示數(shù)為________V。（2）選擇合適的定值電阻，在如圖丙所示虛線框內(nèi)畫出電路圖，并用題中給定的符號標明圖中各元件________。（3）液面與出液口等高時電壓表的示數(shù)為________V。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）若管內(nèi)的光強變暗，使得光敏電阻被照亮時的阻值變?yōu)?.2kΩ，則定值電阻的阻值應(yīng)變?yōu)開_______kΩ，便可達到題目要求。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）四、解答題14．傳感器工作通常涉及的要素主要有：①敏感元件；②非電學量；③電學量；④轉(zhuǎn)換電路；⑤轉(zhuǎn)換元件等。試將這些要素按照傳感器工作的邏輯程序重新排列。15．有些樓道的照明燈是聲音控制的，當人過來發(fā)出聲響就會發(fā)光，人離開后就會熄滅。這種照明燈內(nèi)部至少包含了哪兩種傳感器？參考答案：1．D【來源】2023高中物理同步學案優(yōu)化設(shè)計人教版選擇性必修第二冊第五章測評【詳解】DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成。圖中①所示的器材為光電門傳感器。故選D。2．D【來源】2023步步高選擇性必修2（通用）第五章1認識傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用【詳解】A．傳感器材料有半導體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料等，A錯誤；B．電視遙控接收器的主要元件是紅外線傳感器，B錯誤；C．話筒中的傳感器是聲傳感器，它將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，C錯誤；D．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學量或者電路的通斷，D正確。故選D。3．B【來源】5.1認識傳感器（練習）—2022-2023學年高二物理課后培優(yōu)分級練人教版（2019）選擇性必修第二冊【詳解】AB．信號處理系統(tǒng)獲得的電壓是R0兩端的電壓，當掃描筆頭在黑色線條上移動時，R相當于大電阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路電流很小，R0兩端的電壓很低，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓；當掃描筆頭在白色間隔上移動時，R相當于小電阻，回路電流較大，R0兩端的電壓較高，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓，A錯誤，B正確；C．如果掃描速度發(fā)生變化，在信號處理系統(tǒng)中高低電壓的時間間隔就會發(fā)生變化，從而無法正確判斷黑、白條紋寬度，可能出現(xiàn)錯誤識別信息，C錯誤；D．掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時，外面的光就會進入光敏三級管，從而出現(xiàn)錯誤信息，導致不能正常工作，D錯誤。故選B。4．D【來源】山西省運城市2021-2022學年高二下學期期末調(diào)研測試物理試題【詳解】AB．當掃描筆頭在黑色線條上移動時，光敏三極管呈高阻抗，處于斷路狀態(tài)，所以兩端的電壓為零，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，同理，在白色間隔上移動時信號處理系統(tǒng)時電路總電阻小而電流大因此兩端電壓高而獲得高電壓，AB錯誤；C．掃描速度不同，信號處理系統(tǒng)接收到的因同一黑色線條（白色間隔）產(chǎn)生的低（高）電壓時間不同，C錯誤；D．外殼破損，外界光線可能會照到光敏三極管上，導致信息讀取錯誤，D正確。故選D。5．B【來源】5.1認識傳感器（練習）—2022-2023學年高二物理課后培優(yōu)分級練人教版（2019）選擇性必修第二冊【詳解】由題意可知電壓表測的是R0兩端的電壓由此式可以看出U越大，表示c越大，但是U與c不成正比故選B。6．A【來源】5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（練習）—2022-2023學年高二物理課后培優(yōu)分級練人教版（2019）選擇性必修第二冊【詳解】B．若示數(shù)為I0，說明m對壓敏電阻的壓力與靜止時相同，即m的合外力為零，電梯可能處于靜止狀態(tài)也可能處于勻速運動狀態(tài)，故B錯誤；A．由題意可知電梯靜止時電流表的示數(shù)為I0，此時壓敏電阻受到的壓力等于m的重力。由圖可知，壓力越大，阻值越小，示數(shù)I＞I0時，電路中電流比靜止時大，說明壓敏電阻阻值變小，壓力增大，說明m對壓敏電阻的壓力比靜止時大，即壓力大于重力，物體處于超重狀態(tài)，故A正確；C．若示數(shù)I在減小，說明壓敏電阻的阻值在增大，所以壓敏電阻受到的壓力在逐漸減小，由上述條件只能判斷壓敏電阻受到的壓力在變化，由于不能確定壓力與重力的大小關(guān)系，故無法確定電梯速度如何變化，故C錯誤；D．由圖可知壓敏電阻的阻值與受到的壓力有關(guān)，若示數(shù)I不變，說明壓敏電阻的阻值保持不變，壓敏電阻受到的壓力不變，m受到的支持力不變，m的合外力恒定，故m可能做勻變速直線運動，也可能做勻速運動，故D錯誤。故選A。7．B【來源】5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（練習）—2022-2023學年高二物理課后培優(yōu)分級練人教版（2019）選擇性必修第二冊【詳解】A．由電路圖可看出煮飯時手壓開關(guān)按鈕，永磁體與感溫鐵氧體相吸，觸電相連接，同時接通電路，A正確，不符合題意；B．在1標準大氣壓下水的沸點是100°C，即水在沸騰后溫度為100°C，則當鍋底水分剛好被大米全部吸收時溫度還是100°C，沒有達到感溫鐵氧體的“居里點”，感溫鐵氧體不會失去鐵磁性，則感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起，電飯鍋不會立即自動斷電，B錯誤，符合題意；C．當感溫鐵氧體的溫度達到“居里點”時，感溫鐵氧體失去鐵磁性，則彈簧將感溫鐵氧體與永磁體彈開，電飯鍋立即自動斷電，C正確，不符合題意；D．在1標準大氣壓下水的沸點是100°C，即水在沸騰后溫度為100°C，此時繼續(xù)吸熱，溫度不會升高，沒有達到感溫鐵氧體的“居里點”，感溫鐵氧體不會失去鐵磁性，則感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起，D正確，不符合題意。故選B。8．C【來源】2022年新高考北京物理高考真題【詳解】AB．題意可知水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小?？刂崎_關(guān)自動開啟低水位預(yù)警，此時水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時的電壓大于，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分部特點可知，為壓力傳感器，故高水位時壓力傳感器的電阻值越小，壓力傳感器兩端電壓變小，，AB錯誤；CD．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為若定值電阻的阻值越大，當開啟低水位預(yù)警時a、b兩端的電壓大于時，壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低；當a、b兩端的電壓小于時開啟高水位預(yù)警時，壓壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低。C正確，D錯誤。故選C。9．AC【來源】2023屆重慶市普通高中學業(yè)水平選擇性考試高考模擬調(diào)研卷物理試題（二）（康德卷）【詳解】A．熱敏電阻是將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓（電阻）信號輸出的，A正確；B．電阻應(yīng)變片是將壓力信號轉(zhuǎn)化為電壓（電阻）信號輸出的，B錯誤；C．金屬熱電阻是將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓（電阻）信號輸出的，C正確；D．電容式位移傳感器，是將位移信號轉(zhuǎn)化為電壓（電阻）信號輸出的，D錯誤。故選AC。10．BD【來源】5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（練習）—2022-2023學年高二物理課后培優(yōu)分級練人教版（2019）選擇性必修第二冊【詳解】AB．壓力越大，若越小，則總電阻越小，總電流越大，故兩端電壓越大，則電磁鐵對分棟開關(guān)的銜鐵吸引越強，所以大蘋果從下面的軌道通過，小蘋果從上面軌道通過，可以起到自動分揀大小蘋果的效果，反之則不能，故A錯誤，B正確；CD．通過調(diào)節(jié)的大小，可以改變的兩端的電壓，則可以改變電磁鐵對分棟開關(guān)的銜鐵吸引力的強弱，從而改變蘋果篩選的標準，故C錯誤，D正確。故選BD。11．ABC【來源】2022版高中同步人教版選擇性必修第二冊第五章2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用基礎(chǔ)過關(guān)練【詳解】A．甲圖中，當動片與定片之間的夾角發(fā)生變化時，極板的正對面積變化，使電容器電容變化，如果知道了電容器電容的變化情況就可以知道夾角的變化情況，則甲圖的傳感器可以用來測量角度，故A正確；B．乙圖中，金屬芯線和導電液體構(gòu)成電容器的兩個電極，液面高度變化時，正對面積發(fā)生變化，使電容器電容變化，如果知道了電容器電容的變化情況就可以知道液面高度的變化情況，則乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度，故B正確；C．丙圖中，力作用在可動電極上，可動電極發(fā)生形變，與固定電極間距離發(fā)生變化，使電容器電容變化，如果知道了電容器電容的變化情況就可以知道力的變化情況，則丙圖的傳感器可以用來測量壓力，故C正確；D．丁圖中，隨著電介質(zhì)進入極板間長度的變化，使電容器電容變化，如果知道了電容器電容的變化情況就可以知道電介質(zhì)進入長度的變化情況，則丁圖的傳感器可以用來測量位移，故D錯誤。故選ABC。12．ABC【來源】2023新教材高考總復(fù)習首選用卷考點38傳感器實驗：利用傳感器制作簡單的自動控制裝置夯基礎(chǔ)【詳解】A．電視機對無線遙控信號的接收主要是采用了紅外線傳感器，故A正確；B．電飯鍋能夠自動控制溫度的原因是它裝有溫度傳感器，故B正確；C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，故C正確；D．電腦所用的光電鼠標主要采用光傳感器，而不是聲波傳感器，故D錯誤。故選ABC。13．

1.40

0.43

1.8【來源】專題68探究變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系、傳感器的利用-2023屆高三物理一輪復(fù)習多維度導學與分層專練【詳解】（1）[1]電壓表量程為0~3V，每小格表示0.1V，指針示數(shù)為1.40V。（2）[2]當罐內(nèi)裝滿液體時，3個光敏電阻均受到光照射，電阻均為1.0kΩ，可把三個光敏電阻串聯(lián)后再與定值電阻Rx串聯(lián)，接在直流電源兩端，把電壓表接在定值電阻兩端，則有故Rx＝1.5kΩ電壓表應(yīng)與電阻R6并聯(lián)構(gòu)成電路，當罐內(nèi)裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。電路圖如圖所示（3）[3]當液面與出液口等高時，光源完全被遮光板遮住，此時三個光敏電阻的阻值均為10kΩ，則電壓表的示數(shù)為（4）[4]若光敏電阻被照亮時的阻值變?yōu)?.2kΩ，為使電壓表滿量程，則定值電阻的阻值變?yōu)镽′x，R′x滿足解得R′x＝1.8kΩ14．②①⑤④③【來源】滬科版（2020）選擇性必修第二冊第九章第一節(jié)傳感器及其敏感元件【詳解】傳感器將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的順序為：②非電學量①敏感元件⑤轉(zhuǎn)換元件④轉(zhuǎn)換電路③電學量15．見解析【來源】滬科版（2020）選擇性必修第二冊第九章傳感器復(fù)習與鞏固【詳解】這種照明燈內(nèi)部至少包含了光傳感器和聲音傳感器；即白天光線較強時自動切斷電源，晚上光線較弱時自動接通電源，然后再通過聲音傳感器控制電路的通和斷，做到人走燈滅。 新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級跳第一章安培力與洛倫茲力章小結(jié)基礎(chǔ)知識知識結(jié)構(gòu)：知識點梳理：1.1磁場對通電導線的作用力一、安培力的方向1、安培力：通電導線在磁場中受的力。2、左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。3、安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B與I所決定的平面。二、安培力的大小1、垂直于磁場B放置、長為L的通電導線，當通過的電流為I時，所受安培力為。2、當磁感應(yīng)強度B的方向與導線方向成角時，公式。三、磁電式電流表1、原理：安培力與電流的關(guān)系。通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越大，根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測電流的方向。2、構(gòu)造：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴。3、特點：極靴與圓柱間的磁場沿半徑方向，線圈轉(zhuǎn)動時，安培力的大小不受磁場影響，電流所受安培力的方向總與線圈平面垂直。線圈平面與磁場方向平行，如圖所示。4、優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流。缺點：線圈導線很細，允許通過的電流很弱。1.2磁場對運動電荷的作用力一、洛倫茲力的方向1、洛倫茲力(1)定義：運動電荷在磁場中所受的力。(2)與安培力的關(guān)系：通電導線在磁場中所受的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2、洛倫茲力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動方向，這時大拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。二、洛倫茲力的大小1、當v與B成角時：2、當時，3、當時：三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)1、電視顯像管的構(gòu)造：如圖所示，由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏組成。2、電視顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射電子(2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)(3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光3、掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點從上向下、從左向右不斷移動。4、偏轉(zhuǎn)線圈：使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對線圈產(chǎn)生的。1.3帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動1、若v∥B，洛倫茲力F＝0，帶電粒子以速度v做勻速直線運動。2、若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運動。（1）向心力由洛倫茲力提供，即。（2）軌道半徑：。（3）周期：，T與速度v無關(guān)。3、若v與B的夾角為（），帶電粒子將做等螺距的螺旋線運動。二、帶電粒子做勻速圓周運動的周期和半徑1、半徑公式當物體做勻速圓周運動時，向心力與物體速度、圓半徑之間的關(guān)系式為。洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運動所需的向心力，由牛頓第二定律得。帶電粒子做勻速圓周運動的半徑為。注意：帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的半徑與磁感應(yīng)強度B、粒子質(zhì)量m、電荷量q及運動速率v有關(guān)。2、周期公式軌道半徑與周期之間的關(guān)系為，帶入半徑表達式可得運動的周期?！局仉y詳解】一、帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中偏轉(zhuǎn)的區(qū)別類型項目垂直電場線進入勻強電場（不計重力）垂直磁感線進入勻強磁場（不計重力）受力情況電場力F=Eq大小、方向不變洛倫茲力大小不變，方向時刻與v垂直運動類型類平拋運動勻速圓周運動或圓周的一部分運動軌跡拋物線圓或圓的一部分圖示軌跡求解方法偏移距離y和偏轉(zhuǎn)角要通過類平拋運動的規(guī)律求解偏移距離y和偏轉(zhuǎn)角要結(jié)合圓的幾何關(guān)系通過圓周運動的規(guī)律求解二、帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動問題的分析方法1、圓心的確定圓心一定在與速度方向垂直的直線上。圓心位置的確定通常有以下兩種基本方法：（1）已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓心（如圖甲所示，P為入射點，M為出射點）。（2）已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓心（如圖乙所示，P為入射點，M為出射點）。2、運動半徑的三種常見求法（1）根據(jù)半徑公式求解。（2）根據(jù)勾股定理求解。如圖中，若已知出射點相對于入射點側(cè)移了x，磁場的寬度為d，則有：。（3）根據(jù)三角函數(shù)求解。如圖中，若已知出射速度方向與入射速度方向的夾角為，磁場的寬度為d，則有。3、角度的三個關(guān)系（1）粒子速度的偏向角等于回旋角（圓心角），并等于AB弦與切線的夾角（弦切角）的2倍，如圖甲所示，即。（2）相對的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補，即，如圖甲所示。（3）進出同一直線邊界時速度方向與該直線邊界的夾角相等，如圖乙所示。4、粒子在磁場中運動時間的確定（1）利用回旋角（圓心角）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形的內(nèi)角和等于計算圓心角的大小。若用角度表示，則；若用弧度表示，則，可求出粒子在磁場中的運動時間。（2）利用粒子在磁場中運動的弧長s和速度v求解三、帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動問題的分析方法1、直線邊界（如圖所示）粒子進入磁場時的速度，垂直于邊界時，出射點距離入射點最遠，且入射點和出射點的距離，如圖甲所示；同一出射點，可能對應(yīng)粒子的兩個入射方向，且一個“優(yōu)弧”，一個“劣弧”，如圖乙、丙中的出射點A。2、平行邊界（如圖所示）3、相交直邊界（如圖所示）4、圓邊界（如圖所示）（1）粒子沿圓形區(qū)域勻強磁場的半徑方向垂直射入磁場，必沿半徑方向射出磁場，如圖甲所示。（2）粒子射入磁場的速度方向與入射點和磁場圓心連線的夾角等于射出磁場的速度方向與出射點和磁場圓心連線的夾角，如圖乙所示。1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器一、質(zhì)譜儀1．原理：如圖所示。2．加速帶電粒子進入質(zhì)譜儀的加速電場，由動能定理得：Uq＝eq\f(1,2)mv2。 ①3．偏轉(zhuǎn)帶電粒子進入質(zhì)譜儀的偏轉(zhuǎn)磁場做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力：qvB＝eq\f(mv2,r)。 ②4．由①②兩式可以求出粒子運動的半徑r、質(zhì)量m、比荷eq\f(q,m)等。其中由r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))可知電荷量相同時，半徑將隨質(zhì)量變化。5．質(zhì)譜儀的應(yīng)用可以測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。二、回旋加速器1．工作原理如圖所示，D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差U，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在兩盒之間被電場加速。D1、D2處于與盒面垂直的勻強磁場B中，粒子將在磁場中做勻速圓周運動，經(jīng)半個圓周(半個周期)后，再次到達兩盒間的縫隙，控制兩盒間電勢差，使其恰好改變正負，于是粒子在盒縫間再次被加速，如果粒子每次通過盒間縫隙均能被加速，粒子速度就能夠增加到很大。2．周期粒子每經(jīng)過一次加速，其軌道半徑就大一些，但粒子繞圓周運動的周期不變。3．最大動能由qvB＝eq\f(mv2,r)和Ek＝eq\f(1,2)mv2得Ek＝eq\f(q2B2r2,2m)?！局仉y詳解】考點1：對回旋加速器的理解 1.磁場的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進入勻強磁場后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動。其周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無關(guān)，帶電粒子每次進入D形盒都運動半個周期(eq\f(πm,qB))后平行電場方向進入電場加速。如圖所示。2．電場的作用：回旋加速器的兩個D形盒之間的狹縫區(qū)域存在周期性變化的且垂直于兩個D形盒正對截面的勻強電場，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被加速。根據(jù)動能定理：qU＝ΔEk。3．交變電壓的作用：為保證粒子每次經(jīng)過狹縫時都被加速，使之能量不斷提高，需在狹縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓。4．帶電粒子的最終能量：由r＝eq\f(mv,qB)知，當帶電粒子的運動半徑最大時，其速度也最大，若D形盒半徑為R，則帶電粒子的最終動能Ekm＝eq\f(q2B2R2,2m)?？梢?，要提高加速粒子的最終能量，應(yīng)盡可能地增大磁感應(yīng)強度B和D形盒的半徑R。5．粒子被加速次數(shù)的計算：粒子在回旋加速器中被加速的次數(shù)n＝eq\f(Ekm,qU)(U是加速電壓的大小)，一個周期加速兩次。6．粒子在回旋加速器中運動的時間：在電場中運動的時間為t1，在磁場中運動的時間為t2＝eq\f(n,2)T＝eq\f(nπm,qB)(n是粒子被加速次數(shù))，總時間為t＝t1＋t2，因為t1?t2，一般認為在盒內(nèi)的時間近似等于t2?？键c2：求解回旋加速器問題的兩點注意(1)帶電粒子通過回旋加速器最終獲得的動能Ekm＝eq\f(q2B2R2,2m)，與加速的次數(shù)以及加速電壓U的大小無關(guān)。(2)交變電源的周期與粒子做圓周運動的周期相等。鞏固所學一、單選題1．勻強磁場垂直紙面向內(nèi)，紙面內(nèi)有一通電導體棒，電流方向如圖所示．保持電流大小不變，以導體棒的中點為轉(zhuǎn)軸，在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過的過程中，導體棒所受的安培力大?。ǎ〢．不變 B．一直變大C．先變大后變小 D．先變小后變大2．如圖所示，把一個可以繞水平軸轉(zhuǎn)動的鋁盤放在蹄形磁鐵的磁極之間，盤的下邊緣浸在水銀槽中，將轉(zhuǎn)軸和水銀用導線直接接在電源的兩極上，則（）A．由于磁場力的作用，鋁盤將作逆時針方向轉(zhuǎn)動B．由于磁場力的作用，鋁盤將作順時針方向轉(zhuǎn)動C．將電源兩極對調(diào)，鋁盤轉(zhuǎn)動方向不變D．將蹄形磁鐵的磁極對調(diào)，鋁盤轉(zhuǎn)動方向不變3．圖中分別標出了在勻強磁場中的通電直導線的電流I，磁場的磁感應(yīng)強度B和所受磁場力F的方向，其中正確的是（）A． B．C． D．4．下面有關(guān)物理公式書寫正確的是（）A．勻變速直線運動位移與時間關(guān)系：B．電容器的電容：C．萬有引力定律：D．安培力公式：5．如圖甲所示為“海影號”電磁推進實驗艦艇，艦艇下部的大洞使海水前后貫通。艦艇沿海平面截面圖如圖乙所示，其與海水接觸的兩側(cè)壁M和N分別連接艦艇內(nèi)電源的正極和負極，使得M、N間海水內(nèi)電流方向為，此時加一定方向的磁場，可使得M、N間海水受到磁場力作用而被推出，艦艇因此向右前進，則所加磁場的方向應(yīng)為（）A．水平向左 B．水平向右C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里6．如圖所示是閃電擊中廣州塔的畫面，廣州塔的尖頂是一避雷針，雷雨天氣時，底端帶負電的云層經(jīng)過避雷針上方時，避雷針尖端放電形成瞬間強電流，烏云所帶的負電荷經(jīng)避雷針導入大地，在此過程中，下列說法正確的是（）A．云層靠近避雷針時，針尖感應(yīng)出負電荷B．避雷針上的電流方向從尖端流向底端C．避雷針尖端附近的電場強度比避雷針底端附近的電場強度小D．地磁場對避雷針的作用力方向向西7．如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場。在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，b、O、d三點在同一水平線上。已知小球所受電場力與重力大小相等?，F(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放，下列判斷正確的是（）A．小球能越過d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動B．當小球運動到c點時，所受洛倫茲力最大C．小球從a點運動到b點的過程中，重力勢能減小，電勢能增大D．小球從b點運動到c點的過程中，電勢能增大，動能先增大后減小8．如圖所示，氕、氘、氚三種核子分別從靜止開始經(jīng)過同一加速電壓U1（圖中未畫出）加速，再經(jīng)過同一偏轉(zhuǎn)電壓U2偏轉(zhuǎn)，后進入垂直于紙面向里的有界勻強磁場，氕的運動軌跡如圖。則氕、氘、氚三種核子射入磁場的點和射出磁場的點間距最大的是（）A．氕 B．氘 C．氚 D．無法判定二、多選題9．如圖所示，在帶電的兩平行金屬板間有相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度為B，電場強度為E，現(xiàn)有一電子以速度v0平行金屬板射入場區(qū)，則（

）A．若電子沿軌跡Ⅰ運動，則B．若電子沿軌跡Ⅱ運動，則C．若電子沿軌跡Ⅰ運動，則D．若電子沿軌跡Ⅱ運動，則10．如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁體和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，邊長為的匝正方形線圈中通以電流，如圖乙所示，線圈中左側(cè)一條導線電流方向垂直紙面向外，右側(cè)導線電流方向垂直紙面向里，、兩條導線所在處的磁感應(yīng)強度大小均為，則（）A．該磁場是勻強磁場 B．該線圈的磁通量為C．導線受到的安培力方向向上 D．導線受到的安培力大小為11．一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后，進入如圖所示的磁場，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項正確的是（）A．1帶正電 B．1帶負電C．2不帶電 D．3帶負電12．如圖所示，、、為三根與紙面垂直的固定長直導線，其截面位于等邊三角形的三個頂點上，沿水平方向，導線中均通有大小相等的電流，方向如圖所示。點為三角形的中心到三個頂點的距離相等，已知導線在斜邊中點處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為，則（）A．點的磁感應(yīng)強度為 B．點的磁場方向沿連線方向指向C．導線受到的安培力方向水平向左 D．導線受到的安培力方向沿連線方向指向能力提升三、實驗題13．如圖所示，虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場。現(xiàn)通過測量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小，并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān)，此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導線，實驗電路圖如圖所示。（1）完成下列主要實驗步驟中的填空。①按圖接線②保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細沙，使D處于平衡狀態(tài)，然后用天平稱出細沙質(zhì)量③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當，在托盤內(nèi)重新加入適量細沙，使D重新處于平衡狀態(tài)；然后讀出________________，并用天平稱出________________④用米尺測量________________（2）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強度的大小，可以得出B=______________。四、解答題14．如下圖所示是陰極射線管的示意圖。接通電源后，陰極射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉(zhuǎn)，可以通過怎樣的方式實現(xiàn)？15．如圖所示，水平向左的勻強電場的場強，垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場的，質(zhì)量為的帶正電的小物塊A從豎直絕緣墻上的M點由靜止開始下滑，滑行到達N點時離開墻面開始做曲線運動，在到達P點開始做勻速直線運動，此時速度與水平方向成45°角，P點離開M點的豎直高度為，取試求：（1）A沿墻下滑克服摩擦力做的功；（2）P點與M點的水平距離。參考答案：1．A【來源】河南省豫南名校2021-2022學年高二下學期期末聯(lián)考物理試題【詳解】導體棒在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過的過程中，電流方向始終與磁場方向垂直，根據(jù)安培力的表達式易知，導體棒所受的安培力大小不變。故A正確；BCD錯誤。故選A。2．A【來源】廣東省潮州市饒平縣第二中學2021-2022學年高二下學期月考物理試題（二）【詳解】AB．根據(jù)左手定則可知，鋁盤將作逆時針方向轉(zhuǎn)動，A正確，B錯誤；C．將電源兩極對調(diào)，鋁盤將作順時針方向轉(zhuǎn)動，C錯誤；D．將蹄形磁鐵的磁極對調(diào)，鋁盤將作順時針方向轉(zhuǎn)動，D錯誤。故選A。3．B【來源】第01講磁場對通電導線的作用力2023年高中寒假精品課（人教版2019選擇性必修第二冊）【詳解】根據(jù)左手定則的內(nèi)容：伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向，可得：A．電流與磁場方向平行，沒有安培力，故A錯誤；B．根據(jù)左手定則可知，安培力的方向是垂直導體棒向下的，故B正確；C．根據(jù)左手定則可知，安培力的方向是垂直導體棒向下的，故C錯誤；D．電流與磁場方向平行，沒有安培力，故D錯誤。故選B。4．C【來源】2022年浙江省高考模擬卷學考測試物理試題（一）【詳解】A．勻變速直線運動位移與時間關(guān)系故A錯誤；B．電容器的電容故B錯誤；C．萬有引力定律故C正確；D．安培力公式F=BILsinα故D錯誤。故選C。5．C【來源】遼寧省葫蘆島市興城市中學等四校2022-2023學年高二上學期12月聯(lián)考物理試題【詳解】根據(jù)題意可知，艦艇向右前進，則海水受到向左的安培力，由左手定則可知，所加磁場的方向應(yīng)為垂直紙面向外。故選C。6．D【來源】江蘇省2022-2023學年高二下學期學業(yè)水平合格性考試物理仿真模擬檢測卷（五）【詳解】A．根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知云層靠近避雷針時，針尖感應(yīng)出正電荷，故A錯誤；B．負電荷從尖端流向底端，而電流的方向規(guī)定為正電荷運動的方向，因此電流的方向從底端流向尖端，故B錯誤；C．由于電荷更容易集中到尖端，從而避雷針尖端附近的電場強度比避雷針底端附近的電場強度大，故C錯誤；D．根據(jù)左手定則可知，地磁場對避雷針的作用力方向向西，故D正確。故選D。7．D【來源】專題63帶電粒子在（疊加場）復(fù)合場中運動問題-2022年高三畢業(yè)班物理?？键c歸納與變式演練【詳解】電場力與重力大小相等，則二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故類似于新的重力，所以ad弧的中點相當于平時豎直平面圓環(huán)的“最高點”。關(guān)于圓心對稱的位置（即bc弧的中點）就是“最低點”，速度最大。A．由于a、d兩點關(guān)于新的最高點對稱，若從a點靜止釋放，最高運動到d點，故A錯誤；B．由于bc弧的中點相當于“最低點”，速度最大，當然這個位置洛倫茲力最大，故B錯誤；C．從a到b，重力和電場力都做正功，重力勢能和電勢能都減少，故C錯誤；D．小球從b點運動到c點，電場力做負功，電勢能增大，但由于bc弧的中點速度最大，所以動能先增后減，D正確。故選D。8．C【來源】第78講帶電粒子在組合場中的運動-2023屆高三物理高考復(fù)習101微專題模型精