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            • 1. 如图所示,竖直矩形框内存在一沿水平方向且与金属棒垂直的匀强磁场,金属棒放在电子秤上,电子秤水平固定在金属框架上。现通过测量通电金属棒在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小并判断其方向。主要实验步骤:
              (1)连接好实物电路,接通电源后金属棒中的电流由a流向b;
              (2)保持开关S断开,读出电子秤示数m0
              (3)闭合开关S,调节滑动变阻器R的阻值使电流大小适当,此时电子秤仍有示数,然后读出并记录______、______;
              (4)用刻度尺测量______;
              (5)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度B的大小,可以得到B=______;
              (6)判断磁感应强度方向的方法是:若______,磁感应强度方向垂直金属棒向里;反之,磁感应强度方向垂直金属棒向外。
            • 2. 图(a)为通过实验测得的某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强特性曲线,测试时,磁敏电阻的轴线方向与磁场方向垂直。

              (1)试结合图(a)简要回答,磁感应强度B在0.4~1.2T内成线性变化,则当B在0.4~1.2T范围内时,磁敏电阻的阻值与磁场B的关系为______。
              (2)某同学想利用磁敏电阻图(a)所示特性曲线测试某匀强磁场,设计电路如图(b)所示,磁敏电阻与开关、电源和灵敏电流表连接,匀强磁场的方向如图(b)所示,请指出本实验装置的错误之处______。
              (3)某同学想要验证磁敏电阻在室温下的电阻--磁感应强度特性曲线的准确性,需要测定B在0.4~1.2T范围内磁敏电阻的阻值,有如下器材:
              A电流表A(量程2mA,内阻约为5Ω)
              B.电流表A:(量程0.6A,内阻约为1Ω)
              C.电压表V(量程15V,内阻约为3kΩ)
              D.电压表V(量程3V,内阻约为1kΩ)
              E滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为2A)
              F.滑动变阻器R2(0~6kΩ,额定电流为0.3A)
              G.电源E(电动势12V,内阻较小)
              H.导线、开关若干:
              ①则电流表选______,电压表选______,滑动变阻器选______;
              ②在图c线框内画出你设计的测量磁敏电阻的电路图。
            • 3.
              磁感应强度是描述磁场性质的重要物理量\(.\)不同物质周围存在的磁场强弱不同,测量磁感应强度的大小对于磁场的实际应用有着重要的物理意义.

              \((1)\)如图\(1\)所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度\(.\)它的右臂挂着匝数为\(n\)匝的矩形线圈,线圈的水平边长为\(l\),处于匀强磁场内,磁场的方向与线圈平面垂直\(.\)当线圈中通过电流\(I\)时,调节砝码使两臂达到平衡,然后保持电流大小不变,使电流反向,这时需要在左盘中增加质量为\(m\)的砝码,才能使两臂再达到新的平衡\(.\)重力加速度为\(g\),请利用题目所给的物理量,求出线圈所在位置处磁感应强度\(B\)的大小.
              \((2)\)磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为\(B^{2}/2μ\),式中\(B\)是磁感应强度,\(μ\)是磁导率,在空气中\(μ\)为一已知常量\(.\)请利用下面的操作推导条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度\(B\):用一根端面面积为\(A\)的条形磁铁吸住一相同面积的铁片\(P\),再用力将铁片与磁铁缓慢拉开一段微小距离\(\triangle l\),并测出拉力\(F\),如图\(2\)所示\(.\)因为距离很小,\(F\)可视为恒力.
              \((3)\)利用霍尔效应原理制造的磁强计可以用来测量磁场的磁感应强度\(.\)磁强计的原理如图\(3\)所示:将一体积为\(a×b×c\)的长方体导电材料,放在沿\(x\)轴正方向的匀强磁场中,已知材料中单位体积内参与导电的带电粒子数为\(n\),带电粒子的电量为\(q\),导电过程中,带电粒子所做的定向移动可认为是匀速运动\(.\)当材料中通有沿\(y\)轴正方向的电流\(I\)时,稳定后材料上下两表面间出现恒定的电势差\(U\).
              \(①\)请根据上述原理导出磁感应强度\(B\)的表达式.
              \(②\)不同材料中单位体积内参与导电的带电粒子数\(n\)不同,请利用题目中所给的信息和所学知识分析制作磁强计应采用何种材料.
            • 4.
              图甲所示是某磁敏电阻在室温下的电阻\(R_{B}\)随磁感应强度\(B\)变化的特性曲线,其中,在\(0.4T\leqslant B\leqslant 1.2T\)的范围内,图线为直线。测试时,磁敏电阻的轴向方向与磁场方向垂直。

              \((1)\)试结合图甲,写出在\(0.4T\leqslant B\leqslant 1.2T\)的范围内,\(R_{B}\)随\(B\)变化的关系式:\(R_{B}=\) ______ \(kΩ\)。
              \((2)\)某同学想利用该磁敏电阻去测量某磁场的磁感应强度\(B\),他找到了如图乙所示的器材,并连好部分导线。
              \(①\)该同学所选器材的规格为:电源\((\)电动势\(3V\),内阻不计\()\);磁敏电阻\((\)无磁场时的阻值\(R_{0}=250Ω)\);滑动变阻器\((\)最大电阻约\(10Ω)\);电流表\((\)量程\(2.5mA\),内阻约\(10Ω)\);电压表\((\)量程\(3V\),内阻约\(3kΩ)\)。
              请在答题卡对应的图乙中添加连接导线,使磁敏电阻接入电路,并能在实验中,调节滑动变阻器滑片时得到如下表所示的数据:
              \(1\) \(2\) \(3\) \(4\) \(5\) \(6\)
              \(U/V\) \(0.00\) \(0.45\) \(0.91\) \(1.50\) \(1.79\) \(2.71\)
              \(I/mA\) \(0.00\) \(0.30\) \(0.60\) \(1.00\) \(1.20\) \(1.80\)
              \(②\)忽略电路中电流产生的磁场,根据表中数据和上述信息,求出所测磁场的磁感应强度\(B\)的大小为 ______ \(T.(\)取一位有效数字\()\)
            • 5.

              某磁敏电阻在室温下的电阻\(—\)磁感应强度特性曲线如图甲所示,测试时,磁敏电阻的轴向方向与磁场方向相同。


              \((1)\)试结合图甲简要回答,磁感应强度\(B\)在\(0~0.2 T\)和\(0.4~1.0 T\)范围内磁敏电阻的阻值随磁场变化的特点:_____________________________。

              \((2)\)某同学想利用磁敏电阻图甲所示特性曲线测试某长直导线产生的磁场,设计电路如图乙所示,磁敏电阻与开关、电源和灵敏电流表连接,长直导线与图示电路共面并通以图示方向电流,请指出本实验装置的错误之处______________。若装置调整正确后再进行测量,电路中所用干电池的电动势为\(1.5 V\),不计电池、电流表的内阻,试写出磁敏电阻所在磁场的磁感应强度\(B\)从\(0.4 T\)至\(1.2 T\)的变化过程中,通过磁敏电阻的电流\(I\)随磁感应强度\(B\)变化的关系式_______________。

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