高考物理二轮复习 100考点千题精练 第十章 电磁感应 专题10.11 电磁感应中的科技信息问题-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题10.11 电磁感应中的科技信息问题一、 选择题1. 如图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。则(A)由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用(B)由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用(C)如果断开B线圈的电键S2,无延时作用(D)如果断开B线圈的电键S2,延时将变长【参考答案】BC2电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)。为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、
2、c,流量计的两端与输送液体的管道相连接(图中虚线)。图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为,不计电流表的内阻,则可求得流量为A B C D【参考答案】A【名师解析】设管中流体的流速为v,则在t时间内流体在管中向前移动的距离为vt,这样如下图画线的流体在t时间内都将流过横截面,设此横截面积为S,则画线的流体体积V=Svt,除以时间t,则得到流体在该管中的流量为Q=V/t=Sv.对于题干
3、所给的流量计,横截面积S=bc,故流过流量计的流量Q=vbc,对于给定的流量计,b与c是常量,可见测流量实质上是测流速. 当可导电流体稳定地流经流量计,流体将切割磁感线,这样在流量计的上、下两面产生感应电动势E=vBc,其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度, c是流过流量计流体的厚度,v是可导电流体在流量计中的流速.这样在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,如下图所示,则将有电流流过闭合电路,这个闭合电路中的电动势就是由可导电流体沿流量计流动切割磁感线而产生的感应电动势,如下图所示,电阻包括外接的电阻R和可导电流体的电阻r=c/ab,这样根据欧姆定律,
4、得到闭合电路中的电流等于I=Q= vbc=,选项A正确。二计算题1在生产线框的流水线上,为了检测出个别不合格的未闭合线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。其物理情景简化如下:如图所示,通过绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝纯电阻铜线框,传送带与水平方向夹角为,以恒定速度v0斜向上运动。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。线框质量为m,电阻为R,边长为L(),线框与传送带间的动摩擦因数为,重力加速度为。闭合线框在进入磁场前相对传送带静止,
5、线框刚进入磁场的瞬间,和传送带发生相对滑动,线框运动过程中上边始终平行于MN,当闭合线框的上边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且线框在传送带上始终保持上边平行于磁场边界。求(1)闭合线框的上边刚进入磁场时所受安培力F安的大小;(2)从闭合线框上边刚进入磁场至刚要出磁场所用的时间t;(3)从闭合线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,电动机多消耗的电能E。(2)线框刚进入磁场至线框刚要出磁场的过程,根据动量定理:mgsint+ Ft-mgcost=0根据安培力公式得:F=BIL 根据闭合电路欧姆定律得:I=E/R根据法拉第电磁感应定律得:E=BLv根据运动
6、学公式得:L=vt由得:t=10s(3)线框刚进入磁场至线框刚要出磁场的过程,根据动能定理得:(mgcos-mgsin)d+W安1=0根据功能关系得:Q电1=-W安1根据功能关系得:Qf1=mgcos(v0t-d)从线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中:根据能量守恒得:E=2mgsind+2Q电1+2Qf1得:E=2.电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目,原理可用下述模型说明如图甲所示,虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场,一边长L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上,电阻为R,质量为m,ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界t=0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B=
7、B0+kt(k为大于零的常数),空气阻力忽略不计(1)求t=0时刻,线框中感应电流的功率P;(2)若线框cd边穿出磁场时速度为v,求线框穿出磁场过程中,安培力对线框所做的功W及通过导线截面的电荷量q;(3)若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框,如图乙所示,在线框上加一质量为M的负载物,证明:载物线框匝数越多,t=0时线框加速度越大【名师解析】(1)t=0时刻线框中的感应电动势 (2分)功率 (1分)解得 (2分)(2)由动能定理有 (1分)解得 (1分)穿出过程线框中的平均电动势 线框中的电流 (1分) 通过的电量 (1分)解得 (1分)设线框的加速度为a,根据牛顿第二定律有解得 可知,n越
8、大,a越大 (1分)3(2009北京)单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。传感器的结构如题20-B3图所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极和c,a,c间的距离等于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接线以及通过通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时,在电极a、c的间出现感应电动势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定,磁感应强度为B。(1)已知D=0.40m,B=2.51
9、0-3T,Q=0.12m3/s设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小(取3.0)(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查,原因是误将测量管接反了,既液体由测量管出水口流入,从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法;(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为R,a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化,从而会影响显示仪表的示数。试以E、R、r为参量,给出电极a、c间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。【名师解析】(1)导电液
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