整理電磁感應(yīng)中應(yīng)用型創(chuàng)新型試題九例

電磁感應(yīng)中應(yīng)用型創(chuàng)新型試題九例電磁感應(yīng)中應(yīng)用型創(chuàng)新型試題是指以電磁感應(yīng)的知識在實(shí)際生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，以科技新成果為背景材料編制而成的起點(diǎn)高、落點(diǎn)低、立意新的試題。電磁感應(yīng)中有很多很好這樣的試題，現(xiàn)略舉十例如下。1、 以地磁場為背景材料題1：為了控制海洋中水的運(yùn)動，海洋工作者有時依靠水流通過地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢測水的流速。某課外活動興趣小組有四個成員甲、乙、丙、丁組成，前去海邊某處測量水流速度，假設(shè)該處地磁場的豎直分量已測出為B,該處的水流是南北流向。問下列測定方法可行的是（）甲將兩個電極在水平面沿水流方向插入水流中，測出兩極間距離L及相連測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=U/BL.乙將兩個電極在水平面上沿垂直水流向插入水流中，測出兩極間距離L及兩極相連測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=U/BL.丙將兩個電極沿垂直海平面方向插入水流中，測出兩極間距離L及兩極相連測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=U/BL.丁將兩個電極在水平面上沿任意方向插入水流中，測出兩極間距離L及兩極相連測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=U/BL.解析：該課外活動興趣小組是利用兩電極間的水流動切割地磁場運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來測水的流速的。要求兩電極的連線、水的流動方向、地磁場的豎直分量三者相互垂直，故B選項(xiàng)正確。2、以血液流速測量儀為背景材料題2：一種測量血管中血流速度的儀器原理如圖1所示,在動脈血管兩側(cè)分別安裝電極并加有磁場,設(shè)血管直徑是20mm,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，電壓表測出的電壓為，則血流速度為一m/s.解析：血液在血管中流動通過磁場時切割磁感線運(yùn)動時，在血管兩側(cè)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由電壓表V測出。由E=BDV有V=E/BD=x10-3/x20x10-3m/s=s.3、以磁單極子為背景材料題3：1931年英國物理學(xué)家狄克從理論上預(yù)言,存在只有一個磁極的粒子,即"磁單極子"。1982年美國物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計(jì)了一個尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)想如果只有N磁極的磁單極子從上向下穿過如圖2所示的電阻趨于零的線圈,那么從上向下看,這個線圈將出現(xiàn)（）A、 先是逆時針方向,然后是順時針方向的感應(yīng)電流；B、 先是順時針方向,然后是逆時針方向的感應(yīng)電流；C、 順時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流；D、逆時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流。解析：N磁極的磁單極子靠近圈時，穿過線圈的磁場向下，且磁通量增加，離開線圈時，穿過線圈的磁場向上，且磁通量減少。由楞次定律和右手定則可知，線圈中感應(yīng)電流方向均為逆時針方向。故選答案D.4、以電磁流量計(jì)為背景材料題4：電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）,為了簡化,假設(shè)流量計(jì)是如圖3所示的橫截面為長方形的一段管道,其中空部分

的長、寬、高分別為圖中的a、b、c。流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接(圖中虛線)，圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料,前后兩面是絕緣材料,現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于前后兩面,當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流徑流量計(jì)時,在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接,1表示測得的電流值,已知流體的電阻率為p,不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為A、￡㈣+Q B、 +〔朋+卩C'欽?自D討P令解析：導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相當(dāng)于電源，圖中上、下兩面相當(dāng)于電源的正負(fù)極，且E=BLv=Bcv......①管內(nèi)液體的電阻r相當(dāng)于電源內(nèi)阻，且r=pL/s=pc/ab…②由全電路歐姆定律有E=I(R+r)..③在時間t內(nèi)通過某一橫截面的流體的體積為以bc為底面vt為高的柱體內(nèi)的液體體積，且為V=bcvt..④由流量的定義有Q=V/t..⑤聯(lián)立以上五式可解得Q=l(bR+pc/a)/B。故答案A正確。5、以磁性加熱裝置為背景材料題5：有一種磁性加熱裝置,其關(guān)鍵部分由焊接在兩個等大的金屬圓環(huán)上的n根間距相等的平行金屬條組長，成"鼠籠"壯，如圖4所示,每根金屬條的長度為L,電阻為R,金屬環(huán)的直徑為D,電阻不計(jì),圖中虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場的寬度恰好等于"鼠籠"金屬條的間距，當(dāng)金屬環(huán)以角速度w繞過兩圓環(huán)的圓心軸00'旋轉(zhuǎn)時，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線,"鼠籠"的轉(zhuǎn)動由一臺電動機(jī)帶動，這套設(shè)備的效率為n,求電動機(jī)輸出的機(jī)械功率。分析:由題意知金屬環(huán)中始終有一根金屬條在垂直切割磁感線,切割磁感線的金屬條產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相當(dāng)于一個電源,其它的金屬條相當(dāng)于(n-1)個并聯(lián)電阻,導(dǎo)體在磁場中克服安培力做功的功率回路產(chǎn)生焦耳熱的功率,這套設(shè)備的效率n為電動機(jī)的輸出機(jī)械功率和導(dǎo)體在磁場中克服安培力做功功率的比值，即電動機(jī)輸出的機(jī)械功率p=p安/n。解：處于磁場中的金屬條切割磁感線的線速度為V=Dw/2..①產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLV=DBLw/2..②通過切割磁感線的金屬條的電流為l=E/[R+R/(n+1)]..③磁場中導(dǎo)體受到的安培力為F=BlL..④克服安培力做功的功率為P =FV..⑤安電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為p=p安/n??????⑥聯(lián)立以上各式可解得P=(n-1)B2L2D2w2/4nnR6、以列車速度、加速度測量儀為背景材料題6：為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度大小,可采用如圖5所示的裝置,它是由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(記錄測量儀未圖5畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時,線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來,就能求出列車在各位置的速度和加速度。如圖6所示，假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度B=T,且全部集中在端面范圍內(nèi),與端面相垂直磁體的寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長L=,電阻R=Q(包括引出線的電阻)。測試記錄下來的電流--位移圖,如7所示。試計(jì)算在離0(原點(diǎn))30m、130m處列車的速度V】和V2的大小。假設(shè)列車做的是勻速直線運(yùn)動,求列車的加速度大小。解析：(1)列車車頭底部的強(qiáng)磁場通過線圈時，線圈的邊切割磁感線運(yùn)動，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=nBLV……①線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=E/R=nBLV/R……②所以V=IR/nBL......③從圖7中可讀出距Q點(diǎn)30m、130m處的電流分別為1廠,12=代入③可得V]=l]R/nBL=x5xxm/s=12m/sV2=l2R/nBL=x5xxm/s=15m/s由勻變速運(yùn)動公式V22-V12=2as得a=(V22-V12)/2s從圖7中讀出s=100m，所以a=(152-122)/2x100m/s2=m/s2.7、以磁懸浮列車為背景材料題7：2000年底,我國宣布已研制成功一輛高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車的模型車,該車的車速已達(dá)到500km/h,可載5人，如圖8所示就是磁懸浮的原理，圖8中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)，將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中。關(guān)于在B放入磁場的過程中,B中產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況有以下四種說法：在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在圖8如果A的N極朝上，則B中感應(yīng)電流的方向如圖所示如果A的N極朝上。則B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的方向相反其中正確的是：A、①③B、②④ C、② D、④解析：由超導(dǎo)體的特點(diǎn)和楞次定律可知，本題的正確選項(xiàng)為B。8、以動圈式話筒和磁帶錄音機(jī)為背景材料題8：動圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,圖9是話筒原理圖和錄音機(jī)的錄音放錄原理圖,由圖可知:話筒工作時磁鐵不動線圈振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流。錄音機(jī)放音時變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流。錄音機(jī)放音時線圈中變化了電流的磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場.錄音機(jī)錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場。正確的是()A、②③④B、①②③C、①②④D、①③④解析：話筒的工作原理是聲源傳出的聲波引起振動膜的微小振動，進(jìn)而帶動固著于振動膜上的線圈的微小振動，而線圈處于非均勻磁場中，從而在線圈中產(chǎn)生微小的隨聲波強(qiáng)弱變化的音頻信號(感應(yīng)電流)。在錄音機(jī)中，磁頭相當(dāng)于一個電磁鐵，磁帶由基帶和磁性材料組成。錄音時，磁頭中通入音頻信號，磁帶經(jīng)過磁頭的磁極時，以磁信號記錄下音頻信號。放音時，磁帶的磁信號再轉(zhuǎn)為音頻信號。由此可知，正確選項(xiàng)為C。9、以電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置為背景材料題9：如圖10所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖，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b棒的兩端與一電壓表相連，整個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，活塞向右勻速推動液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口水平距離為S,若液體的密度為p,不計(jì)所有阻力，求：活塞移動的速度；該裝置的功率；磁感強(qiáng)度B的大?。?/p>