高考物理母題解讀(十)電磁感應母題6電磁流量計和磁流體發(fā)電.doc

高考母題解讀高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究母題，掌握母題解法，使學生觸類旁通，舉一反三，可使學生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題6：電磁流量計和磁流體發(fā)電【方法歸納】電磁流量計是利用電磁原理測量非磁性導電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置. 磁流體發(fā)電可視為導電流體在磁場中做切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢。（3）顯示儀表相當于傳感器的負載電阻，其阻值記為R。 a、c間導電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響?！窘馕觥浚?）導電液體通過測量管時，相當于導線做切割磁感線的運動，在電極a、c 間切割感應線的液柱長度為D， 設液體的流速為v，則產(chǎn)生的感應電動勢為E=BDv 由流量的定義，有Q=Sv=v 聯(lián)立解得E= . 代入數(shù)據(jù)得E=V=1.010-3V 衍生題1(2011昌平期末)NMBdv如圖所示是電磁流量計的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強磁場。當管中的導電液體流過磁場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點的電動勢E，就可以知道管中液體的流量Q單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑為d，磁感應強度為B，則關于Q的表達式正確的是ABCD衍生題2.右圖是磁流體發(fā)電機的原理示意圖，金屬板M、N正對著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強磁場。當?shù)入x子束（分別帶有等量正、負電荷的離子束）從左向右進入極板時，下列說法中正確的是MNRB左右abAN板的電勢高于M板的電勢 BM板的電勢高于N板的電勢CR中有由b向a方向的電流 DR中有由a向b方向的電流答案：BD解析：當?shù)入x子束（分別帶有等量正、負電荷的離子束）從左向右進入極板時，由左手定則可知，正電荷受力方向指向M，偏向M板，使M板帶正電，負電荷受力方向指向N，偏向N板，使N板帶負電，M板的電勢高于N板的電勢，R中有由a向b方向的電流，選項BD正確。B 風海流方向vabM圖22東西北南dN衍生題3。由于受地球信風帶和盛行西風帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動，稱為風海流，風海流中蘊藏著巨大的動力資源。因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨風海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使海流中的正、負離子發(fā)生偏轉，便可用來發(fā)電。圖22為一利用風海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理示意圖，用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長為a，寬為b，兩板間的距離為d。將管道沿風海流方向固定在風海流中，在金屬板之間加一水平勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向由南向北，用導線將M、N外側連接電阻為R的航標燈（圖中未畫出）。工作時，海水從東向西流過管道，在兩金屬板之間形成電勢差，可以對航標燈供電。設管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k。（1）求磁流體發(fā)電機電動勢E的大小，并判斷M、N兩板哪個板電勢較高；（2）由于管道內(nèi)海水中有電流通過，磁場對管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；（3）求在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電機消耗的總機械能。衍生題4、為了測量某化肥廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U若用Q表示污水流量 (單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是 A若污水中正離子較多，則前內(nèi)側面比后內(nèi)側面電勢高B前內(nèi)側面的電勢一定低于后內(nèi)側面的電勢，與哪種離子多無關C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與電壓U成正比，與a、b有關衍生題5（2012河南三市調(diào)研）為了測量某地地磁場的磁感應強度的水平分量，課外興趣小組進行了如圖所示的實驗：在橫截面為長方形、只有上下表面A、B為金屬板的導管中通以帶電液體，將導管按東西方向放置時，A、B兩面出現(xiàn)電勢差，測出相應的值就可以求出地磁場的水平分量。假如在某次實驗中測得液體的流動速度為v、導管橫截面的寬為a、導管橫截面的高為b，A、B面的電勢差為U。則下列判斷正確的是 A若溶液帶正電，則B面的電勢高于A板 B若溶液帶負電，則A面的電勢高于B板 C地磁場的水平分量為BU/vbD地磁場的水平分量為BbU/va衍生題6（2009寧夏理綜卷第16題）. 醫(yī)生做某些特殊手術時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應強度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負為A. 1.3m/s ，a正、b負 B. 2.7m/s ， a正、b負C1.3m/s，a負、b正 D. 2.7m/s ， a負、b正答案A。圖13衍生題7.電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體體積）。假設流量計是如圖13的橫截面為長方形的一段管道，其中空的部分長、寬、高分別為圖中a、b、c.流量計的兩端與輸送流體的管道相連(圖13中虛線)。圖13中流量計的上、下兩面是金屬材料，前、后兩面是絕緣材