高考物理母題解讀(十)電磁感應(yīng)母題6電磁流量計(jì)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(xué)生觸類旁通，舉一反三，可使學(xué)生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題6：電磁流量計(jì)和磁流體發(fā)電【方法歸納】電磁流量計(jì)是利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)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(dǎo)電流體在磁場中做切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。（3）顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為R。 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會(huì)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(dá)式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對(duì)顯示儀表示數(shù)的影響?！窘馕觥浚?）導(dǎo)電液體通過測量管時(shí)，相當(dāng)于導(dǎo)線做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，在電極a、c 間切割感應(yīng)線的液柱長度為D， 設(shè)液體的流速為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)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(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時(shí)，測出管壁上MN兩點(diǎn)的電動(dòng)勢E，就可以知道管中液體的流量Q單位時(shí)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(yīng)強(qiáng)度為B，則關(guān)于Q的表達(dá)式正確的是ABCD衍生題2.右圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，金屬板M、N正對(duì)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(qiáng)磁場。當(dāng)?shù)入x子束（分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束）從左向右進(jìn)入極板時(shí)，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(dāng)?shù)入x子束（分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束）從左向右進(jìn)入極板時(shí)，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(fù)電荷受力方向指向N，偏向N板，使N板帶負(fù)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(xiàng)BD正確。B 風(fēng)海流方向vabM圖22東西北南dN衍生題3。由于受地球信風(fēng)帶和盛行西風(fēng)帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動(dòng)，稱為風(fēng)海流，風(fēng)海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離子隨風(fēng)海流做定向運(yùn)動(dòng)，如果有足夠強(qiáng)的磁場能使海流中的正、負(fù)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來發(fā)電。圖22為一利用風(fēng)海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)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(fēng)海流方向固定在風(fēng)海流中，在金屬板之間加一水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向由南向北，用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標(biāo)燈（圖中未畫出）。工作時(shí)，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(duì)航標(biāo)燈供電。設(shè)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(jī)電動(dòng)勢E的大小，并判斷M、N兩板哪個(gè)板電勢較高；（2）由于管道內(nèi)海水中有電流通過，磁場對(duì)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(shí)間內(nèi)磁流體發(fā)電機(jī)消耗的總機(jī)械能。衍生題4、為了測量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)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(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U若用Q表示污水流量 (單位時(shí)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(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢高B前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，與哪種離子多無關(guān)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(guān)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(yīng)強(qiáng)度的水平分量，課外興趣小組進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在橫截面為長方形、只有上下表面A、B為金屬板的導(dǎo)管中通以帶電液體，將導(dǎo)管按東西方向放置時(shí)，A、B兩面出現(xiàn)電勢差，測出相應(yīng)的值就可以求出地磁場的水平分量。假如在某次實(shí)驗(yàn)中測得液體的流動(dòng)速度為v、導(dǎo)管橫截面的寬為a、導(dǎo)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(fù)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(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測通過動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)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(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)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(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為A. 1.3m/s ，a正、b負(fù) B. 2.7m/s ， a正、b負(fù)C1.3m/s，a負(fù)、b正 D. 2.7m/s ， a負(fù)、b正答案A。圖13衍生題7.電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體體積）。假設(shè)流量計(jì)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(jì)的兩端與輸送流體的管道相連(圖13中虛線)。圖13中流量計(jì)的上、下兩面是金屬材料，前、后兩面是絕緣材