高中物理第三章传感器第五节用传感器测磁感应强度学案粤教版选修.docx

*第五节用传感器测磁感应强度一、实验目的观察通电螺线管内部磁感应强度的大小二、实验原理通电螺线管产生磁场，磁场的方向符合右手定则三、实验器材磁传感器、数据采集器、微机、螺线管、稳压电源、直尺、导线等四、实验装置如图所示五、实验过程及数据分析1将磁传感器连接数据采集器2螺线管接入6 V稳压电源，水平放置在桌面上调节磁传感器的高度，使探针正好在螺线管的轴心线上滑动3打开“计算表格”，调节磁传感器测量端的前沿与螺线管一端相距1 cm4增加“变量s”表示磁传感器移动的相对距离，点击“手动”记录当前的磁感强度值，输入s值为“0”5将磁传感器向螺线管方向每次移动0.5 cm，并记录各次对应的数据6打开“坐标绘图”窗口，选择x轴为“s”、y轴为“B1”，得到通电螺线管内部的磁感应强度与相对距离的关系图线，如图所示7点击“锁定”按钮，锁定当前图线，电源电压调整为3 V，重复步骤36，得到另一条图线，比较两条图线的异同，如图所示电压不同时螺线管内部的磁感应强度比较8将位移传感器接入数据采集器的第一输入口，用位移传感器测出的距离代替上述实验中人工读取数据，磁传感器接入第二输入口，在“坐标绘图”中设置显示“位移磁感应强度”图象9拉动磁传感器在螺线管中运动，坐标系中将显示出螺线管不同位置的磁感应强度曲线改变供电源电压（改变线圈中的电流），重复上述实验，可得出几组不同的实验曲线，如图所示【例题】简述开磁路变磁通式磁电传感器测量旋转物体的转速的原理答案：如上图所示，线圈、磁铁静止不动，测量齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动，每转一个齿，齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次，线圈中产生感应电动势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的乘积1物理实验中，常用一种叫“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量如下图所示，探测线圈和冲击电流计串联后，可用来测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）A BC D答案：C解析：当线圈翻转180，线圈中的磁通量发生变化，线圈产生的平均感应电动势，线圈中的平均感应电流，通过线圈的电量，由以上各式得：，故正确选项为C2为了研究海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场产生的感应动势以及水的流速测地磁场的磁感应强度向下的分量B某课外活动兴趣小组由四个成员甲、乙、丙、丁组成，前去海边某处测量地磁场的磁感应强度向下的分量B假设该处的水流是南北流向，且流速为v，问下列哪种测定方法可行（）A甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则B乙将两个电极在水平面沿垂直水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则C丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则D丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则答案：B解析：因需测量地磁场向下的分量B，而水流方向为南北流向，相当于东西方向的导体切割磁感线，此时EBLv，所以导体应在垂直于水流方向，即把电极沿东西方向插入水中，测出两极距离L和电压U，可得，正确选项为B3如下图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中错误的是（）A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化答案：C解析：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B增强，由，知UH将变大，故选项A正确；两极处磁场可看做与地面垂直，所以霍尔元件的工作面应保持水平，故选项B正确；赤道处磁场可看做与地面平行，所以霍尔元件的工作面应保持竖直，故选项C错误；若磁场与工作面的夹角为，则应有，可见变化时，UH将变化，故选项D正确4如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两侧装有电极C（正极）和D（负极），并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小答案：解析：开关S闭合后，导电液体中有电流由C流到D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用，在液体中会产生附加压强P这样a、b管中液面将出现高度差则在液体中产生附加压强又因为安培力FBIL所以磁感应强度B的大小为5沿自由小磁针在地面静止的位置所作的竖直平面叫做地磁子午面当有其他磁场影响时，磁针就会偏离原来的地磁子午面这时，我们可以根据小磁针偏离原磁子午面的俯角大小来估测其他磁场的磁感应强度各地地磁场磁感应强度（水平分量）Bx随纬度的不同而有所不同，以下列出我们几个地区的Bx值地名北京沈阳兰州上海武汉成都广州B/104 T0.2890.2770.3120.3330.3430.3560.375某同学在上海用小磁针测条形磁铁的磁感应强度，如图所示，小磁针