高中人教版物理選修3-2講義練習第六章第3節(jié)實驗傳感器的應用Word版含答案

第3節(jié)實驗：傳感器的應用一、實驗目的1．利用斯密特觸發(fā)器設計光控開關電路和溫度報警器。2．提高電子技術方面的設計和制作能力。二、實驗原理1．光控開關(1)電路如圖所示。(2)斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個性能特殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25V)，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候(0.8V)，Y會從低電平跳到高電平(3.4V)。(3)光控開關的工作原理：白天，光照強度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導通；當天暗到一定程度時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈)，這樣就達到了使路燈天明自動熄滅，天暗自動開啟的目的。2．溫度報警器(1)電路如圖所示。(2)工作原理：常溫下，調節(jié)R1的阻值使斯密特觸發(fā)器輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓升高，當達到某一值(高電平)時，其輸出端Y由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲。R1的阻值不同，則報警溫度不同，可以通過調節(jié)R1來調節(jié)蜂鳴器的靈敏度。三、實驗器材1．光控開關實驗斯密特觸發(fā)器、發(fā)光二極管、二極管、繼電器、燈泡(6V，0.3A)、可變電阻R1(最大阻值51kΩ)、電阻R2(330Ω)、光敏電阻、集成電路實驗板、直流電源(5V)、導線若干、黑紙。2．溫度報警器實驗斯密特觸發(fā)器、蜂鳴器、熱敏電阻、可變電阻R1(最大阻值1kΩ)、集成電路實驗板、直流電源(5V)、導線若干、燒杯(盛有熱水)。四、實驗步驟1．光控開關(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上。(2)檢查各元件的連接，確保無誤。(3)接通電源，調節(jié)電阻R1，使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件下不亮。(4)用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。(5)逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。2．溫度報警器(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實驗板上。(2)檢查各元件的連接，確保無誤。(3)接通電源，調節(jié)電阻R1，使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲。(4)用熱水使熱敏電阻的溫度升高，注意蜂鳴器是否發(fā)聲。(5)將熱敏電阻從熱水中取出，注意蜂鳴器是否發(fā)聲。五、注意事項1．安裝前，對器材進行測試，確保各元件性能良好后，再進行安裝。2．光控開關實驗中，二極管連入電路的極性不能反接，否則繼電器不能正常工作。3．光控開關實驗中要想天更暗時“路燈”才會亮，應該把R1的阻值調大些。4．溫度報警器實驗中，要使蜂鳴器在更低的溫度時報警，應該把R1的阻值調大些。[例1][多選]圖甲表示斯密特觸發(fā)器，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25V)，而當輸入端A的電壓下降到另一個值(0.8V)的時候，Y會從低電平跳到高電平(3.4V)。圖乙為一光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻。下列關于斯密特觸發(fā)器和光控電路的說法中正確的是()A．斯密特觸發(fā)器的作用是將數(shù)字信號轉換為模擬信號B．斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門C．要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些D．當輸出端Y突然從高電平跳到低電平時，發(fā)光二極管發(fā)光[思路點撥]解答本題的關鍵：(1)知道斯密特觸發(fā)器的工作原理，了解非門電路的特點及其表示符號。(2)明白光敏電阻RG的阻值的大小隨光照強度的增強而減小。(3)知道二極管的單向導電性。[解析]斯密特觸發(fā)器是一種特殊的非門，它能把連續(xù)變化的模擬信號轉換為突變的數(shù)字信號，選項A錯誤，B正確；如果把R1的阻值調大些，則只有RG的阻值達到更大值時，才能使斯密特觸發(fā)器的A端電壓達到某個值(1.6V)，即達到天更暗時路燈才會亮的目的，選項C正確；當輸出端Y突然從高電平跳到低電平時，發(fā)光二極管導通發(fā)光，選項D正確。[答案]BCD[例2]利用負溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱敏傳感器，一般體積很小，可以用來測量很小范圍內的溫度變化，反應快，而且精確度高。(1)如果將負溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變________(選填“大”或“小”)。(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度為20℃(如圖甲所示)，則25℃的刻度應在20℃的刻度的________(選填“左”或“右”)側。(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度變化，請用圖乙中的器材(可增加元器件)設計一個電路。[解析](1)因為負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度升高時電阻減小，溫度降低時，電阻增大。故電路中電流會減小。(2)由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25℃的刻度應對應較大電流，故在20℃對應電流刻度的右側。(3)如圖所示。[答案](1)小(2)右(3)見解析圖[例3]為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(kΩ)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖(1)中給定的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。(2)如圖(2)所示，當1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)。請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0lx時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖。(不考慮控制開關對所設計電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RP(符號，阻值見上表)；直流電源E(電動勢3V，內阻不計)；定值電阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限選其中之一并在圖中標出)；開關S及導線若干。[解析](1)如圖甲所示，光敏電阻的阻值隨光的照度的增大非線性減小。(2)電路原理圖如圖乙所示，根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關系，E＝3V，當照度降低至1.0lx時，由圖線知，此時光敏電阻RP＝20kΩ，URP＝2V，串聯(lián)電阻分壓UR＝1V，由eq\f(URP,UR)＝eq\f(RP,R)＝2得R＝eq\f(RP,2)＝10kΩ，故選定值電阻R1。[答案]見解析1.如圖所示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時表針的偏角為θ，現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)棣取?，則可判斷()A．θ′＝θ B．θ′＜θC．θ′＞θ D．不能確定θ和θ′的關系解析：選B光敏電阻的阻值隨光照強度的增強而減小，開始時有光照射，光敏電阻的阻值較小，當手掌擋住部分光線時，光敏電阻的阻值增大，因為歐姆表的零刻度在表盤的右側，所以歐姆表測電阻時，阻值越大，指針偏角越小，所以選項B正確。2.如圖所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點轉動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱。電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求，其工作方式是()A．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)B．A與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)C．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)D．C與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián)解析：選A由題圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用，故正確答案為A。3.電流傳感器可以清楚地演示一些電學元件對電路中電流的影響。如圖所示，在電路中接入電感線圈，閉合開關時，計算機顯示的電流隨時間變化的圖像是()解析：選B當閉合開關時，通過電感線圈的電流是逐漸增大但并不是均勻增大的，一段時間后電流恒定，故選項B正確。4．如圖所示為一種溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是()A．溫度升高至74℃時，L1亮燈報警B．溫度升高至74℃時，L2亮燈報警C．溫度升高至78℃時，L1亮燈報警D．溫度升高至78℃時，L2亮燈報警解析：選D當溫度低于78℃時，線圈中沒有電流，此時僅燈L1亮；當溫度升高到78℃時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮報警；溫度升高至74℃時，線圈中沒有電流，只是燈L1亮。5.在制作光控電路實驗中，某同學按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時，燈泡不發(fā)光，原因不可能是()A．二極管兩極接反 B．R1與RG位置顛倒C．R1阻值太小 D．燈泡被斷路解析：選C由題可知若二極管接反，光線暗時，二極管上為負向電壓，無法導通，燈泡不亮，A項可能；若R1與RG位置顛倒，則光線較暗時，Y端為高電平，二極管不導通，燈泡不發(fā)光，B項可能；若R1阻值太小，Y端一直為低電平，燈泡一直發(fā)光，C項不可能；燈泡斷路時無法發(fā)光，D可能。6．(2016·北京高考)熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中。如圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力________(選填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應更______(選填“敏感”或“不敏感”)。解析：由R-t圖像可知，熱敏電阻在溫度上升時電阻減小，則導電能力增強。相對金屬熱電阻，熱敏電阻在相同的溫度變化情況下電阻變化大，則熱敏電阻對溫度變化的響應更敏感。答案：增強敏感7.目前有些居民區(qū)內樓道燈的控制，使用的是一種延時開關。該延時開關的簡化原理如圖所示。圖中D是紅色發(fā)光二極管(只要有很小的電流通過就能使其發(fā)出紅色亮光)，R為限流電阻，K為按鈕式開關，虛線框內S表示延時開關電路，當按下K接通電路瞬間，延時開關觸發(fā)，相當于S閉合，這時釋放K后，延時開關S約在1min后斷開，電燈熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖，我們可推斷：按鈕開關K按下前，發(fā)光二極管是________(填“發(fā)光的”或“熄滅的”)，按鈕開關K按下再釋放后，電燈L發(fā)光持續(xù)時間約________min。這一過程中發(fā)光二極管是________。限流電阻R的阻值和燈絲電阻RL相比，應滿足R________RL的條件。解析：開關K按下前，S為斷開，有電流經過發(fā)光二極管，故發(fā)光二極管是發(fā)光的。當按下開關K后，延時開關S閉合，二極管和R被短路，二極管不發(fā)光，由于延時開關S約1min后斷開，故電燈L能持續(xù)發(fā)光1min，由于R為限流電阻，且二極管只要有很小的電流通過就能發(fā)光，故應滿足R?RL。答案：發(fā)光的1熄滅的?8．(2017·江蘇高考)某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖1所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示。t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的實驗器材有：電源E1(3V，內阻不計)、電源E2(6V，內阻不計)、滑動變阻器R1(0～200Ω)、滑動變阻器R2(0～500Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9Ω)、開關S、導線若干。為使該裝置實現(xiàn)對30～80℃之間任一溫度的控制，電源E應選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應選用________(選填“R1”或“R2”)。(2)實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖2所示的選擇開關旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上開關S，用調節(jié)好的多用電表進行排查。在圖1中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)，接入a、c時指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，下列操作步驟的正確順序是________。(填寫各步驟前的序號)①將熱敏電阻接入電路②觀察到繼電器的銜鐵被吸合③斷開開關，將電阻箱從電路中移除④合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1Ω解析：(1)如果電源用E1，則在t＝30℃時電路中的最大電流Im＝eq\f(3,199.5＋20)A≈13.67mA<15mA，故不能實現(xiàn)對此溫度的控制，因此電源應選用E2；為了在t＝80℃時實現(xiàn)對溫度的控制，設滑動變阻器阻值的最大值至少為R′，則eq\f(6V,R′＋20Ω＋49.1Ω)＝0.015A，解得R′＝330.9Ω，因此滑動變阻器應選用R2。(2)要用多用電表的直流電壓擋檢測故障，應將選擇開關旋至C。(3)如果只有b、c間斷路，說明b點與電源的負極間沒有形成通路，a、b間的電壓為零，表筆接在a、b間時，指針不偏轉；c點與電源的負極間形成通路，a與電源的正極相通，a、c間有電壓，因此兩表筆接入a、c間時指針發(fā)生偏轉。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，應先斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，并將阻值調至108.1Ω，合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值，直至觀察到繼電器的銜鐵被吸合，這時斷開開關，將電阻箱從電路中移除，將熱敏電阻接入電路。因此操作步驟的正確順序是⑤④②③①。答案：(1)E2R2(2)C(3)不偏轉偏轉(4)⑤④②③①第六章傳感器(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題中只有一個選項符合題意，第6～8小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光。若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．小燈泡的電阻發(fā)生了變化B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化解析：選C電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻增大，根據(jù)I＝eq\f(U,R)知，通過小燈泡的電流減小，功率減小，所以變暗，C正確。2.如圖所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖：罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災時，下列說法正確的是()A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報B．發(fā)生火災時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報C．發(fā)生火災時，進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報D．以上說法均不正確解析：選C平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光呈高阻值狀態(tài)。發(fā)生火災時，由于煙霧對光的散射作用，部分光線照射到光電三極管上，光電三極管導通，就會發(fā)出警報，C正確。3.如圖所示為一測定液面高低的傳感器示意圖，A為固定的導體芯，B為導體芯外面的一層絕緣物質，C為導電液體，把傳感器接到如圖所示電路中，已知靈敏電流表指針偏轉方向與電流方向相同。如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉，則導電液體的深度h變化為()A．h正在增大 B．h正在減小C．h不變 D．無法確定解析：選B由電源極性及電流方向可知，ABC構成的電容器上的電荷量正在減小，由Q＝CU可知C減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知正對面積減小，即h在減小。4．如圖所示為某電容傳聲器結構示意圖，膜片和極板組成一個電容器，當人對著傳聲器講話時，膜片會振動。若某次膜片振動時，膜片與極板間的距離減小，則在此過程中()A．膜片與極板所組成的電容器的電容變小B．極板的帶電荷量增大C．膜片與極板間的電場強度變小D．電阻R中無電流通過解析：選B某次膜片振動時，膜片與極板間的距離減小，它們組成的電容器的電容增大，選項A錯誤；由C＝eq\f(Q,U)知，U不變的情況下，電容增大，則電容器極板所帶電荷量Q增大，選項B正確；由E＝eq\f(U,d)知，U不變，d減小，則場強E增大，選項C錯誤；極板的帶電荷量增大，電容器充電，電阻R中有電流通過，選項D錯誤。5．如圖甲所示為一種電容式位移傳感器的原理圖，當被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質板隨之在電容器兩極板之間移動，已知電容器的電容與電介質板進入電容器的長度x之間的關系如圖乙所示，其中C0為電介質沒有插入電容器時的電容，為判斷被測物體是否發(fā)生微小移動，將該電容式位移傳感器與電源、電流表、開關組成串聯(lián)回路(圖中未畫出)，被測物體的初始位置如圖甲所示，電路閉合一段時間后，下列說法正確的是()A．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動B．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動C．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動D．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動解析：選A根據(jù)平行板電容器的電容公式C＝eq\f(εS,4πkd)，當電介質插入極板間的深度發(fā)生變化時，則電容器電容發(fā)生變化，根據(jù)Q＝CU可知，電容器極板上的電荷量發(fā)生變化，會有電流“通過”電容器。所以若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動，故A正確；電容具有“隔直流、通交流”的特點，所以若電源為交流電源，則交流電流表示數(shù)不為零，不能說明物體一定在發(fā)生移動，故B錯誤；若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)變大，但沒有說明電流的方向，不能判斷出物體一定在向右發(fā)生移動，故C錯誤；若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，可能是電路中的電動勢發(fā)生了變化，物體不一定在向右發(fā)生移動，故D錯誤。6．如圖甲所示的電路中電源電動勢E＝8V，電阻R與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機屏幕上，先將S接2給電容器C充電，再將S接1，結果在計算機屏幕上得到如圖乙所示的曲線，B為圖線上的一點，將該曲線描繪在坐標紙上(坐標紙上的小方格圖中未畫出)，電流坐標軸每小格表示0.1mA，時間坐標軸每小格表示0.1s，曲線與AOD所圍成的面積約為80個小方格，則下列說法正確的是()A．充電電流由a極板穿過電容器內部流向b極板B．B點的坐標乘積表示電容器放電過程中流過電流傳感器的電荷量C．電容器充電完畢時，所帶電荷量約為8×10－4CD．電容器的電容約為10－4F解析：選CD充電電流由電源正極流向a極板，而不是由a極板穿過電容器內部流向b極板，選項A錯誤；B點的坐標乘積不表示電容器放電過程中放出的電荷量，選項B錯誤；根據(jù)圖像的含義，因Q＝It，所以曲線與AOD所圍方格的面積表示電容器放出的電荷量，也為充電的總電荷量，Q＝0.1×10－3×0.1×80C＝8×10－4C，選項C正確；C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(8×10－4,8)F＝10－4F，選項D正確。7.如圖所示為某實驗小組同學設計的拉力傳感器，將勁度系數(shù)為k＝100N/cm的彈簧的一端固定在豎直墻壁上，另一端與導電性能良好的剛性拉桿相連接，在拉桿上固定一滑片。已知電路中定值電阻R0＝5Ω，R1是阻值為25Ω、長度為5cm且分布均勻的電阻絲，忽略滑片與電阻絲之間的摩擦，理想電流表允許的最大電流為0.6A，電源電動勢為E＝3V(內阻不計)。當拉桿不受力時滑片位于電阻絲的最左端。則()A．定值電阻的作用是分壓B．當滑片位于電阻絲的最左端時，電流表的示數(shù)為0.1AC．如果在拉桿上施加大小為400N的力，電流表的示數(shù)為0.3AD．如果在拉桿上施加大小為400N的力，電流表的示數(shù)為0.5A解析：選ABC開關閉合后，電源外電路的總阻值不能為零，接入R0的目的是為了保護電路，A正確；當滑片位于電阻絲的最左端時，電路中的電流I1＝eq\f(E,R0＋R1)＝0.1A，所以選項B正確；當拉桿上施加大小為400N的力時，由F＝kx得x＝4cm，則接入電路的R1的阻值為R1′＝eq\f(R1,L)·(L－x)＝5Ω，此時電流表示數(shù)I2＝eq\f(E,R0＋R1′)＝0.3A，C正確，D錯誤。8.小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制。經檢查，恒溫箱的控制器沒有故障。參照圖，下列對故障判斷錯誤的是()A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B．只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障C．熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障D．可能是加熱器出現(xiàn)故障解析：選ABD由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設定出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯誤信息，導致控制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤。若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D錯誤。二、非選擇題(本題共4小題，共52分)9.(8分)如圖所示是熱水器的恒溫集成電路，R0是熱敏電阻，溫度較低時其阻值很大，溫度較高時阻值很小。如果熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器會放開簧片，發(fā)熱器斷路，反之會吸住簧片接通發(fā)熱器。如果熱水器中沒有水時，電路中BC部分就處于________(選填“斷路”或“短路”)狀態(tài)，則在電路圖的虛線框內的門電路應是________門，當溫度較低時，門電路的輸入端A是________(選填“高”或“低”)電勢。解析：熱水器中沒有水，BC部分相當于斷路。熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器都能使發(fā)熱器斷路，故可判斷虛線框內應是“與”門，當溫度較低時，R0阻值較大，故門電路輸入端A是高電勢。答案：斷路與高10.(12分)(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內的燈和插座才會有電。房卡的作用相當于一個________(填電路元件名稱)接在干路上。(2)如圖乙所示，當房客進門時，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時由于磁鐵吸引簧片，開關B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關接通，房客便能使用室內各種用電器。當繼電器工作時，cd相吸，ab便接通。請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當?shù)剡B接起來，構成正常的電門卡電路。解析：(1)房卡可以控制房間內的燈和插座，不插入槽中，所有房間內的燈和插座都不工作，所以房卡相當干路上的電鍵。(2)將開關B與電源E、線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8－7,4－5,6－9，1－3，2－10連接起來，構成正常的電門卡電路。如圖。答案：(1)電鍵(2)見解析圖11．(14分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值為40～50Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其他備用的儀表和器材有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內阻可忽略)、直流電流表(內阻約1Ω)、直流電壓表(內阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關、導線若干。(1)圖中a、b、c三條圖線能反映熱敏電阻的伏安特性曲線的是____。(2)在虛線框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。(3)根據(jù)電路圖，在圖中的實物圖上連線。解析：(1)隨溫度的升高，熱敏電阻阻值減小，在I-U圖線中，任一點的eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，故在I-U圖像中圖線的斜率應變大，可見c正確。(2)熱敏電阻阻值為40～50Ω。由電壓表、電流表內阻知臨界阻值R0＝eq\r(RVRA)＝eq\r(5000)Ω＝50eq\r(2)Ω，即熱敏電阻屬于小電阻，應用外接法，由于要描繪伏安特性曲線電壓從0開始連續(xù)變化，因此用滑動變阻器的分壓式接法，電路圖如圖所示。(3)實物連線如圖所示：答案：(1)c(2)、(3)見解析圖12．(18分)一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉軸平行，分別置于圓盤的上下兩側，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉動過程中，當狹縫經過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經處理后畫出相應圖線。圖甲為該裝置示意圖，圖乙為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間t，縱坐標表示接收到的激光信號強度I，圖中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用圖乙中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉動的角速度。(2)說明激光器的傳感器沿半徑移動的方向，并說理由。解析：(1)由圖線讀得，轉盤的轉動周期T＝0.8s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2×3.14,0.8)rad/s＝7.85rad/s。(2)激光器和傳感器沿半徑由中心向圓盤邊緣移動。理由：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號能通過狹縫的時間逐漸減少，即圓盤上對應傳感器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和傳感器沿半徑由中心向邊緣移動。答案：(1)7.85rad/s(2)見解析(時間：90分鐘滿分：110分)一、選擇題(本題共14小題，每小題4分，共56分，第1～8小題中只有一個選項符合題意，第9～14小題中有多個選項符合題意，全選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．在物理學發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述不符合史實的是()A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，該效應揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中，會出現(xiàn)感應電流D．楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化解析：選C通有恒定電流的靜止導線附近產生的磁場是不變的，在其附近的固定導線圈中沒有磁通量的變化，因此，不會出現(xiàn)感應電流，選項C錯誤。2.如圖所示，螺線管CD的導線繞向不明，當磁鐵AB插入螺線管時，電路中有圖示方向的電流產生，下列關于螺線管極性的判斷正確的是()A．C端一定是N極B．C端一定是S極C．C端的極性一定與磁鐵B端的極性相同D．無法判斷極性，因螺線管的繞法不明解析：選CAB的插入使螺線管磁通量增大而產生感應電流，根據(jù)楞次定律知，感應電流的磁場阻礙AB插入，因此，C端極性一定和B端極性相同。3．如圖甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R，導體棒MN放在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直于導軌平面的磁場中，磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(如圖甲所示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0～t2時間內()A．電容器C所帶的電荷量先減小后增加B．電容器C的a板先帶正電后帶負電C．MN所受安培力的大小始終沒變D．MN所受安培力的方向先向右后向左解析：選D磁感應強度均勻變化，產生恒定感應電動勢，電容器的電荷量大小始終沒變，選項A、B錯誤；由于磁感應強度變化，MN所受安培力的大小變化，由安培定則判斷得知，MN中感應電流方向一直向上，由左手定則可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，選項C錯誤，D正確。4.用柔軟的細金屬絲彎成一個矩形閉合線框，用絕緣細線將其懸掛起來，如圖所示，若勻強磁場與線框平面垂直，開始時磁場很強，當磁場均勻減弱時eq\f(ΔB,Δt)＝k，k＜0，下列說法正確的是()A．細線可能斷掉B．線框將會收縮C．線框可能變成圓形D．線框繞過a的豎直軸轉動解析：選C準確理解“阻礙”含義，當磁場減弱時，線框內產生感應電流，感應電流產生的磁場阻礙磁通量變化，線框面積將擴大，而最大即為圓形，故選項B錯誤，C正確。線框懸線拉力未變，A錯誤。線框繞過a的豎直軸轉動時通過線框的磁通量減小，故D錯誤。5.物理學家霍爾于1879年在實驗中發(fā)現(xiàn)，當電流垂直于磁場通過導體或半導體材料左右兩個側面時，在材料的上下兩個表面之間產生電勢差。這一現(xiàn)象被稱作霍爾效應，產生這種效應的元件叫霍爾元件，在現(xiàn)代技術中被廣泛應用。如圖為霍爾元件的原理示意圖，其霍爾電壓U與電流I和磁感應強度B的關系可用公式UH＝kHeq\f(IB,d)表示，其中kH叫該元件的霍爾系數(shù)。根據(jù)你所學過的物理知識，判斷下列說法正確的是()A．霍爾元件上表面電勢一定高于下表面電勢B．公式中的d指元件上下表面間的距離C．霍爾系數(shù)kH是一個沒有單位的常數(shù)D．霍爾系數(shù)kH的單位是m3·s－1·A－1解析：選D由于通過側面的載流子的電性是不確定的，無法判斷上表面的電性故無法比較上下表面的電勢高低，A錯誤；對于載流子，靜電力和洛倫茲力平衡，故qvB＝qeq\f(UH,h)，其中h為上下兩個表面的距離，電流微觀表達式為I＝nqSv，則UH＝Bhv＝eq\f(hIB,nSq)，由于S＝hd，故UH＝eq\f(IB,nqd)＝kHeq\f(IB,d)，公式中的d指元件前后側面(磁場垂直穿過的表面)間的距離，B錯誤；依據(jù)公式UH＝kHeq\f(IB,d)中UH、I、B、d的單位，可知系數(shù)kH的單位是m3·s－1·A－1，故C錯誤，D正確。6.如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動(O軸位于磁場邊界)。則線框內產生的感應電流的有效值為()A.eq\f(BL2ω,2R) B.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)C.eq\f(\r(2)BL2ω,4R) D.eq\f(BL2ω,4R)解析：選D扇形閉合導線框切割磁感線的有效長度始終是半徑L，各點的平均速度v＝eq\f(Lω,2)，導線框進磁場和出磁場時有感應電流產生，由法拉第電磁感應定律和有效值的定義有：E＝eq\f(BL2ω,2)，eq\f(E2,R)×eq\f(T,4)＝I2RT，可得I＝eq\f(BL2ω,4R)，故D正確，A、B、C錯誤。7.如圖所示為含有理想變壓器的電路，圖中的三個燈泡L1、L2、L3都標有“5V5W”字樣，L4標有“5V10W”字樣，若它們都正常發(fā)光，不考慮導線的能耗，則該電路的輸入功率Pab和輸入電壓Uab應為()A．20W25V B．20W20VC．25W25V D．25W20V解析：選C該電路的輸入功率為4盞燈的功率總和，即Pab＝5W＋5W＋5W＋10W＝25W。通過L1的電流I1＝1A，根據(jù)輸入功率等于輸出功率可得U1I1＝20W，解得U1＝20V，故電源輸入電壓Uab＝U1＋UL1＝25V。本題選C。8．如圖甲所示是型交流發(fā)電機供電原理圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向勻強磁場，理想變壓器原、副線圈分別與發(fā)電機和燈泡連接，燈泡標有“6V3W”字樣且正常發(fā)光。從某時刻開始計時，發(fā)電機輸出端的電流隨時間變化的圖像如圖乙所示，則以下說法正確的是()A．t＝0.04s時發(fā)電機內線圈平面與磁場方向平行B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4D．交流發(fā)電機輸出電流的函數(shù)表達式i＝eq\r(2)sin50πt(A)解析：選Bt＝0.04s時電流最小為零，產生的感應電動勢最小，故發(fā)電機內線圈平面與磁場方向垂直，A錯誤；由題圖乙可知，周期T＝0.04s，一個周期內電流方向改變2次，故1s內改變的次數(shù)n＝eq\f(1,0.04)×2＝50次，B正確；流過燈泡的電流為I＝eq\f(P,U)＝0.5A，最大值Im′＝eq\r(2)I＝eq\f(\r(2),2)A，故eq\f(n1,n2)＝eq\f(Im′,Im)＝eq\f(\f(\r(2),2),0.2)＝eq\f(5\r(2),2)，C錯誤；交流電的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝50πrad/s，交流發(fā)電機輸出電流的函數(shù)表達式i＝0.2sin50πt(A)，D錯誤。9.如圖所示的電路中，a、b、c為三個相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)很大，電阻不計，電源E內阻不計，下列判斷正確的有()A．S閉合的瞬間，b、c兩燈一樣亮B．S閉合的瞬間，b燈最亮C．電路穩(wěn)定后，將S斷開的瞬間，a、c兩燈立即熄滅D．電路穩(wěn)定后，將S斷開，a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗解析：選AD由于通過線圈L的電流會緩慢變化，當開關S閉合的瞬間，L中的電流為零，電路的結構為b、c串聯(lián)后與a并聯(lián)，所以a支路的電阻值小，流過a的電流大，而流過b、c的電流相等，所以S閉合的瞬間，b、c兩燈一樣亮，a燈最亮，A正確，B錯誤；當電流逐漸穩(wěn)定時，線圈不產生感應電動勢，此時b被短路，a、c并聯(lián)，電路穩(wěn)定后，將S斷開，此時線圈L產生感應電動勢，相當于電源，電路的結構是a、c串聯(lián)后與b并聯(lián)，所以a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗，C錯誤，D正確。10．漏電斷路器是家庭電路中必不可少的一種安全保護裝置，如圖為其基本原理圖。電源線的火線與零線并行繞在鐵芯上，當與放大器相連的線圈有微小電流時，即刻會驅動電磁繼電器斷開電源，實現(xiàn)安全保護。下列相關說法正確的是()A．當與地不絕緣的人不小心觸碰到火線時，漏電斷路器會即刻斷開電源B．當與地絕緣的人不小心同時觸碰到火線與零線時，漏電斷路器會即刻斷開電源C．當外接電網是恒定直流電源時，漏電斷路器不能正常工作D．在相同條件下，放大器繞在鐵芯上的線圈匝數(shù)越多，則能檢測到更微小的漏電解析：選AD由于火線和零線并行繞制，所以在家庭電路正常工作時，火線和零線的電流大小相等，方向相反，因此合磁通量為零，線圈中的磁通量為零，而當?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時，火線的電流突然變大，即線圈中的磁場發(fā)生變化，導致線圈中的磁通量變化，產生感應電流，從而使繼電器工作，電磁鐵將開關吸起，A正確；當與地絕緣的人不小心同時觸碰到火線與零線時，不會形成電流變化，從而不會引起電磁感應現(xiàn)象，故漏電斷路器不會斷開電源，B錯誤；當外接電網是恒定直流電源時，如果有人觸電仍會產生電磁感應現(xiàn)象，故能正常工作，C錯誤；在相同條件下，放大器繞在鐵芯上的線圈匝數(shù)越多，產生的感應電動勢越大，則能檢測到更微小的漏電，D正確。11．如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()A．電阻R兩端的電壓保持不變B．初始時刻穿過線圈的磁通量為0.4WbC．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內通過R的電荷量為4×10－4C解析：選AC根據(jù)法拉第電磁感應定律，可知磁通量的變化率恒定，所以電動勢恒定，則電阻兩端的電壓恒定，故A正確；初始時刻穿過線圈的磁通量Φ＝BS＝0.2×200×10－4Wb＝0.004Wb，故B錯誤；由法拉第電磁感應定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB·S,Δt)＝100×eq\f(0.4－0.2,4)×0.02V＝0.1V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流為I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(0.1,1＋4)A＝0.02A，所以線圈電阻r消耗的功率P＝I2r＝0.022×1W＝4×10－4W，故C正確；前4s內通過R的電荷量Q＝It＝0.02×4C＝0.08C，故D錯誤。12．圖甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈與副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式電壓，兩個20Ω的定值電阻串聯(lián)接在副線圈兩端，電壓表為理想電表。則()A．原線圈上電壓的有效值為100VB．原線圈上電壓的有效值約為70.7VC．交變電流的周期為50HzD．電壓表的讀數(shù)約為3.54V解析：選BD原線圈上電壓的最大值為100V，有效值約為70.7V，選項B正確A錯誤。交變電流的周期為0.04s，頻率為25Hz，選項C錯誤。根據(jù)變壓器變壓公式，副線圈電壓為7.07V，電壓表的讀數(shù)約為3.54V，選項D正確。13．如圖所示電路中，電源電壓u＝311sin100πt(V)，A、B間接有“220V，440W”的電暖寶、“220V,220W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲。下列說法正確的是()A．交流電壓表的示數(shù)為311VB．電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3AC．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D．1min抽油煙機消耗的電能為1.32×104J解析：選BD交流電壓表的示數(shù)為220V，選項A錯誤。電暖寶中電流為2A，抽油煙機中電流為1A，電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3A，選項B正確。電暖寶發(fā)熱功率遠大于抽油煙機發(fā)熱功率的2倍，1min抽油煙機消耗的電能為W＝Pt＝220×60J＝1.32×104J，選項C錯誤D正確。14．如圖所示，L1、L2為水平面上足夠長的金屬導軌，左端連接定值電阻R＝0.5Ω，其間有足夠多等間隔反向分布的磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，磁感應強度大小均為B＝0.5T，方向垂直于導軌所在平面，每個磁場Ⅰ或Ⅱ的兩個直邊界的間距為L＝0.4m，長直邊界在Ox上，左右曲邊界恰好可以組合成相同的eq\f(1,2)周期的正弦曲線，其他邊界均為直線段。導體棒MN與兩導軌接觸良好且始終與導軌垂直，不計導體棒及導軌的電阻。當導體棒從x＝0處沿導軌以速度v＝10m/s勻速向右滑動時，下列說法正確的是()A．通過電阻R的是交變電流B．電阻R兩端電壓的最大值為4VC．通過電阻R的電流有效值為2eq\r(3)AD．導體棒從x＝0處運動到x＝1.2m處的過程中電阻R上產生的熱量為7.2J解析：選AC當導體棒運動時，根據(jù)E＝BLv可知隨有效長度L及磁場方向的變化會產生交變電流，選項A正確；感應電動勢的最大值Em＝BLmv＝2V，故電阻R兩端電壓的最大值為2V，選項B錯誤；根據(jù)有效值的定義可知eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)×eq\f(1,2)＋eq\f(Um2,R)×eq\f(1,2)＝eq\f(U2,R)，解得U＝eq\r(3)V，通過電阻R的電流有效值為2eq\r(3)A，選項C正確；導體棒從x＝0處運動到x＝1.2m處的過程中電阻R上產生的熱量Q＝eq\f(U2,R)·eq\f(x0,v)＝0.72J，選項D錯誤。二、實驗題(共1小題，共8分)15．(8分)有一種測量壓力的電子秤，其原理圖如圖所示。E是內阻不計、電動勢為6V的電源。R0是一個阻值為300Ω的限流電阻。G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器。R是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變化而改變，其關系如下表所示。C是一個用來保護顯示器的電容器。秤臺的重力忽略不計。試分析：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的數(shù)據(jù)可知電阻R隨壓力F變化的函數(shù)表達式為：________________。(2)若電容器的耐壓值為5V，則該電子秤的最大稱量值為______N。(3)如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度是________的。(選填“均勻”或“不均勻”)解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知k＝eq\f(ΔR,ΔF)＝eq\f(20Ω,50N)＝0.4Ω/N。所以電阻R隨壓力F變化的函數(shù)表達式為R＝(300－0.4F)Ω。(2)R上受到的壓力越大，R的阻值越小，電容器兩端電壓越大，但不能超過5V，所以eq\f(5V,6V)＝eq\f(R0,R0＋R)，解得R＝60Ω，又因為R＝(300－0.4F)Ω，得出F＝600N。(3)電流表中的電流I＝eq\f(E,R0＋R)＝eq\f(E,600－0.4F)，電流I與壓力F不是線性關系，則該測力顯示器的刻度不均勻。答案：(1)R＝(300－0.4F)Ω(2)600(3)不均勻三、計算題(共4小題，共46分)16．(10分)水力發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染等多項功能，是功在當代，利在千秋的大事，現(xiàn)在水力發(fā)電已經成為我國的重要能源之一。某河流水流量Q＝40m3/s，現(xiàn)在欲在此河段上筑壩安裝一臺發(fā)電功率為1000kW的發(fā)電機，采用高壓輸電，高壓輸電線的總電阻為5Ω，損耗占總功率的5%。(1)設發(fā)電機輸出電壓為500V，則所用理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比應是多大；(2)若所用發(fā)電機總效率為50%，則攔河壩要建多高。(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g取10m/s2，設壩高與水位落差相等)解析：(1)根據(jù)輸電線上的功率損耗等于輸電線電阻的熱功率可得0.05P＝I22R，解得升壓變壓器副線圈的電流I2＝100A又P＝U1I1，解得原線圈的電流I1＝2000A根據(jù)升壓變壓器匝數(shù)和電流的關系得eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,20)。(2)時間t內通過發(fā)電機的水流體積V＝Qt，又m＝ρV由能量關系可得P＝eq\f(50%mgh,t)，聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)解得h＝5m。答案：(1)eq\f(1,20)(2)5m17．(12分)(2016·全國卷Ⅲ)如圖，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導軌位于同一水平面(紙面)內，其左端接一阻值為R的電阻；一與導軌垂直的金屬棒置于兩導軌上；在電阻、導軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應強度大小B1隨時間t的變化關系為B1＝kt，式中k為常量；在金屬棒右側還有一勻強磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界MN(虛線)與導軌垂直，磁場的磁感應強度大小為B0，方向也垂直于紙面向里。某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動，在t0時刻恰好以速度v0越過MN，此后向右做勻速運動。金屬棒與導軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計。求：(1)在t＝0到t＝t0時間間隔內，流過電阻的電荷量的絕對值；(2)在時刻t(t＞t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。解析：(1)在金屬棒越過MN之前，t時刻穿過回路的磁通量為Φ＝ktS①設在從t時刻到t＋Δt的時間間隔內，回路磁通量的變化量為ΔΦ，流過電阻R的電荷量為Δq。由法拉第電磁感應定律有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)②由歐姆定律有