2014年福建

理綜22題廈門一中黃垅水2015.01原題展示還記得磁流體發(fā)電機(jī)嗎？1.對(duì)象學(xué)會(huì)審題物理審題四要素2.過程4.條件3.問題某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬度為d、高為h，上下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ的導(dǎo)電液體（有大量的正、負(fù)離子），且開關(guān)閉合前后，液體在管道進(jìn)、出口兩端壓強(qiáng)差的作用下，均以恒定速率v0沿x軸正向流動(dòng)，液體所受的摩擦阻力不變。描述幾個(gè)主要對(duì)象？某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬度為d、高為h，上下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ的導(dǎo)電液體（有大量的正、負(fù)離子），且開關(guān)閉合前后，液體在管道進(jìn)、出口兩端壓強(qiáng)差的作用下，均以恒定速率v0沿x軸正向流動(dòng)，液體所受的摩擦阻力不變。包含幾個(gè)物理過程？隱含過程？3個(gè)對(duì)象液柱磁場電路縱向力學(xué)推動(dòng)橫向電荷積累、流動(dòng)2個(gè)過程某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬度為d、高為h，上下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ的導(dǎo)電液體（有大量的正、負(fù)離子），且開關(guān)閉合前后，液體在管道進(jìn)、出口兩端壓強(qiáng)差的作用下，均以恒定速率v0沿x軸正向流動(dòng)，液體所受的摩擦阻力不變。問題（1）

：求開關(guān)閉合前，兩板間的電勢差大小U0；思考討論1.已知條件是什么？2.為什么會(huì)形成電勢差？d原理B正電荷BqvEqBqvEq當(dāng)洛倫茲力與電場力平衡時(shí)解：？管道帶電液體在磁場中的運(yùn)動(dòng)，可等效地看成許許多多的金屬棒在磁場中做切割運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，切割電動(dòng)勢開路時(shí)的端電壓：方法二：思考討論1.是哪個(gè)對(duì)象上的壓強(qiáng)差？2.發(fā)生在哪個(gè)物理過程？3.為什么液體流動(dòng)需要壓強(qiáng)差？4.為什么接通前后壓強(qiáng)差會(huì)變化？v0ΔP？問題（2）求開關(guān)閉合前后，管道兩端壓強(qiáng)差的變化ΔP。ΔP=0P1SP1SvP2SP1SvΔF=ΔPS為什么液體流動(dòng)需要壓強(qiáng)差？v是否暢通無阻？vvvfΔP2SBILfΔP1SIhdlvhdS=hd壓力差克服阻力：側(cè)向通電后，新增了安培阻力：I電阻r=ρd/hLhdlMNBRE,rI電流：I=ε/（R+r）

聯(lián)立解得：解：1.電功率的公式有哪些？2.哪些量會(huì)引起功率的變化？3.函數(shù)關(guān)系怎樣？思考討論保持S=dh不變，求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應(yīng)的寬高比d/h的值。第（3）個(gè)問題Rrε根據(jù)雙變量×單變量√單變量√內(nèi)外電流I相同，關(guān)聯(lián)度高內(nèi)外壓與電阻成正比R不變，再轉(zhuǎn)化為求I的極值問題解：另一約束：？f(x)=ax+b/x

？“打勾函數(shù)”“均值不等式”另一約束：3、用錯(cuò)模型。本題的電動(dòng)勢、內(nèi)阻都在發(fā)生相互關(guān)聯(lián)的變化，不符合原模型的前提條件，不能套用！這是本題設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和亮點(diǎn)！但遺憾的是若套用舊模型，Rrε易錯(cuò)點(diǎn)“用錯(cuò)誤的方法得出了正確的結(jié)論！”1、不理解磁流體發(fā)電機(jī)的原理，就無法求解第（1）問，這是知識(shí)上的缺漏。2、分析不出沿管道流動(dòng)的各種壓力、阻力和安培力，就建立不了流動(dòng)的平衡方程，這主要是綜合分析能力和推理能力達(dá)不到。易錯(cuò)點(diǎn)1、如果管道參數(shù)固定，改測側(cè)向電壓，則U=Bdv,可測液體流速，流量Q=dhv=Uh/B.舉一反三，多題一解電磁流量計(jì)想更有收獲，就要作一些改變,進(jìn)行拓展、延伸、挖掘（2001年全國理科綜合）將流量計(jì)放在勻強(qiáng)磁場B中,磁場方向垂直前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體流經(jīng)流量計(jì)的流量穩(wěn)定時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面間接入電阻R和電流表。若用I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為A．I(bR+ρc/a)/BB．I(aR+ρb/c)/BC．I(cR+ρa(bǔ)/b)/BD．I(R+ρbc/a)

/BbacBAR（09年寧夏卷）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160μV，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)C.1.3m/s，a負(fù)、b正D.2.7m/s，a負(fù)、b正（2011.江蘇模擬)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，

C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢差UCD，下列說法中正確的是：A．電勢差UCD僅與材料有關(guān)B．若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢差UCD＜0C．僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),電勢差UCD變大D．在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí),元件的工作面應(yīng)保持水平舉一反三，多題一解2.相同的電流，載流子不同，兩側(cè)電勢差相反———“霍爾效應(yīng)”(2011?南昌一模)磁流體發(fā)電機(jī)的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間.當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表示數(shù)為I.那么板間電離氣體的電阻率為A．

B．

C．

D．3.考磁流體發(fā)電機(jī)的其它參數(shù)舉一反三，多題一解

(2004年天津高考理綜)．磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖6和圖7是其工作原理示意圖。圖6中的長方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長、高、寬分別為、、，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻相連。整個(gè)發(fā)電導(dǎo)管處于圖7中磁場線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動(dòng)，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場有無而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場時(shí)電離氣體流速為，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強(qiáng)差維持恒定，求：

（1）不存在磁場時(shí)電離氣體所受的摩擦阻力F多大；

（2）磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢E的大小；

（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率P。

（高三模擬）在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)金屬或在醫(yī)療器件中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液時(shí),由于不允許傳動(dòng)的機(jī)械部分與這些液體相接觸,常使用一種電磁泵,圖中表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu),將導(dǎo)管放在磁場中,當(dāng)電流穿過導(dǎo)電液體時(shí),這種液體即被驅(qū)動(dòng).問:(1)這種電磁泵的原理是什么?(2)導(dǎo)電管的截面積為a×b,磁場的寬度為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,液體穿過磁場區(qū)域的電流強(qiáng)度為I,求驅(qū)動(dòng)力造成的壓強(qiáng)差為多少?LabSNvIB4.安培力做動(dòng)力——電磁驅(qū)動(dòng)問題舉一反三，多題一解(06北京)磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來源于電流與磁場間的相互作用，圖是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道（簡稱通道）組成。

如圖所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=8.0T的勻強(qiáng)磁場；沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場，使兩極板間的電壓U=99.6V；海水沿y軸方向流過通道。已知海水的電阻率ρ=0.20Ω·m。

（1）船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向。

（2）船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)。以船為參照物，海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水的速率增加到vd=8.0m/s。求此時(shí)金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢U感。

（3）船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓按U‘=U-U感計(jì)算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)化為船的動(dòng)力。當(dāng)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)時(shí)，求海水推力的功率。

（2002年上海卷）如圖為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電流體裝置的示意圖。一邊長為L、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h。管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出,液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離為x。若液體的密度為ρ，不計(jì)所有阻力，求：⑴活塞移動(dòng)的速度.⑵該裝置的功率.⑶磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.⑷若在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)變小，試分析其可能的原因。

（2007·海南）據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示.炮彈（可視為長方形導(dǎo)體）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接。開始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d=0.10m，導(dǎo)軌長L=5.0m，炮彈質(zhì)量m=0.30kg。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示。可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B=2.0T，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0×103m/s。求通過導(dǎo)軌的電流I。（忽略摩擦力與重力的影響）還可以變出很多題，都要做一遍嗎？3個(gè)對(duì)象液柱縱向力學(xué)推動(dòng)橫向電荷積累、流動(dòng)2個(gè)過程磁場電路掌握方法，多題歸一！透萬謝謝！小結(jié)1.考查了洛倫茲力、電動(dòng)勢、電勢差、安培力、功率、壓強(qiáng)等概念，以及電阻定律、閉合電路歐姆定律和電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)。2.考查了對(duì)以上概念的理解能力，推理能力，綜合分析物理過程的能力，以及運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力。體現(xiàn)了物理模型思想，等效方法和數(shù)學(xué)方法等。一、本題考了什么？1.考查了洛倫茲力、電動(dòng)勢、電勢差、安培力、功率、壓強(qiáng)等概念，以及電阻定律、閉合電路歐姆定律和電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)。2.考查了學(xué)生對(duì)以上概念的理解能力，推理能力，綜合分析物理過