【2017年整理】电磁技术应用题目

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1、电磁技术应用1、如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线变阻器，阻值为R，长度为L，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，与P 1相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆 MN上保持水平状态，金属细杆与托盘相连，金属细杆所受重力忽略不计。弹簧处于原长时P 1刚好指向A端，若P 1、P 2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m 0，电源的电动势为E，电源的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计求：(1)托盘上未放物体时，在托盘的自身重力作用下，P 1距A端的距离x 1；(2）在托盘上放有质量

2、为m的物体时，P 1,距A端的距离x 2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P 2，从而使 P1、P 2间的电压为零校准零点后，将被称物体放在托盘上，试推导出被称物体的质量m与P1、P 2间电压U的函数关系式2、电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环导电环所用的材料单位长度的电阻R=0.125 /m, 从中心向外第n个同心圆环的半径为r n=(2n-1) r1(n为正整数且n 7)，已知r 1=1.0 cm当电磁炉开启后，能产生垂直于锅底方向的变化磁场，已知该磁场的磁感应强度B的变化率为，忽略同心导电圆环感应电流

3、之间的相互影响ttsi210(1)求出半径为r n的导电圆环中产生的感应电动势瞬时表达式；(2)半径为 r1的导电圆环中感应电流的最大值I 1m是多大？（计算中可取 =10 )2(3)若不计其他损失，所有导电圆环的总功率P是多大？3、某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k = 1 300 N/m，自然长度L 0= 0. 5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积为S=0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆

4、接触良好限流电阻的阻值R=1，电源电动势E=12 V，内阻r=0.5合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U 1=3.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数变为U 2=2.0V,求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力；(3)若风（运动的空气）与迎风板作用后速度变为零，已知装置所在处的空气密度为1. 3 kg/m 3 ,求风速为多大？4、磁流体发电技术是世界上正在研究的新兴技术，它有效率高（可达45-55，火力发电效率为30） 、污染少等优点，将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）以声速的0.82.5倍的速度喷射入

5、匀强磁场中，磁场中有两块金属板A，B（相当于电源的两个极，并与外电阻R相连） ，这时A，B上就积聚电荷产生电压，设粒子所带电量为q，进入磁场的喷射速度是v，磁场的磁感应强度为B，AB间的距离为 d（1）说明磁流体发电中能量的转换关系，求出两极间电压的最大值（2）设磁流体发电机内阻为r，当外电阻R是多少时输出功率最大?并求最大输出功率（ 3） 磁 悬 浮 现 象 是 指 将 某 种 低 温 液 态 物 质 倒 入 金 属 盘 后 ， 能 使 金 属 盘 达 到 转 变 温 度 从而 产 生 超 导 现 象 ， 在 金 属 盘 上 方 释 放 一 永 磁 体 ， 当 它 下 落 到 盘 上 方 某

6、 一 位 置 时 即 产 生 磁 悬浮 现 象 ， 试 分 析 说 明 产 生 磁 悬 浮 现 象 的 原 因 （ 4） 利 用 磁 悬 浮 现 象 ， 人 们 已 经 设 计 制 成 磁 悬 浮 高 速 列 车 ， 此 种 列 车 车 厢 下 部 装 有 电 磁铁 ， 运 行 所 需 槽 形 导 轨 的 底 部 和 侧 壁 装 有 线 圈 ， 其 作 用 是 什 么 ?这 种 列 车 的 运 行 速 度 是 一 般 列车 的 3 4倍 ， 简 述 能 达 到 这 样 高 速 的 原 因 5、如图所示，充电的两平行金属板间有场强为 E 的匀强电场，和方向与电场垂直(垂直纸面向里)的匀强磁场，磁

7、感应强度为 B，构成了速度选择器氕、氘、氚核以相同的动能(EK)从两极板中间，垂直于电场和磁场射入速度选择器，且氘核沿直线射出则射出时 ( )A动能增加的是氚核 B动能增加的是氕核C偏向正极板的是氚核 D偏向正级板的是氕核6、如图 13 所示为一质谱仪的构造原理示意图，整个装置处于真空环境中，离子源 N 可释放出质量相等、电荷量均为 q（q0）的离子。离子的初速度很小，可忽略不计。离子经S1、S 2 间电压为 U 的电场加速后，从狭缝 S3 进入磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，沿着半圆运动到照相底片上的 P 点处，测得 P 到 S3 的距离为 x。求：（1）离子经电压为

8、U 的电场加速后的动能；（2）离子在磁场中运动时的动量大小；（3）离子的质量。P S3S2S1Nx图 13B7、图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 E。平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子 位置的胶片 A1A2。平板 S 下方有强度为 B0的匀强磁场。下列表述正确的是 （ ）A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过的狭缝 P 的带电粒子的速率等于 E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，粒子的荷质比越小8、1932 年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速

9、器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直。A 处粒子源产生的粒子，质量为 m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为 U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。（1） 求粒子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比；（2） 求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间 t ；（3） 实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为 Bm、f m，试讨论粒子能获得的最大动能 E 。8、(2011 海淀一

10、模)(18 分）在高能物理研究中，粒子加速器起着重要作用，而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次，因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。1930 年，Earnest O. Lawrence 提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。图 12 甲为 Earnest O. Lawrence 设计的回旋加速器的示意图。它由两个铝制 D 型金属扁盒组成，两个 D 形盒正中间开有一条狭缝；两个 D 型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图 12 乙为俯视图，在 D 型盒上半面中心 S 处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电

11、压加速后，进入D 型盒中。在磁场力的作用下运动半周，B接交流电源甲S乙图 12再经狭缝电压加速；为保证粒子每次经过狭缝都被加速，应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，最后到达 D 型盒的边缘，获得最大速度后被束流提取装置提取出。已知正离子的电荷量为 q，质量为 m，加速时电极间电压大小恒为 U，磁场的磁感应强度为 B，D 型盒的半径为 R，狭缝之间的距离为 d。设正离子从离子源出发时的初速度为零。（1）试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径；（2）尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略。试计算上述正离子在某次加速过程当中从

12、离开离子源到被第 n 次加速结束时所经历的时间；（3）不考虑相对论效应，试分析要提高某一离子被半径为 R 的回旋加速器加速后的最大动能可采用的措施。9、如图为磁流体发电原理示意图等离子体是高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而整体上呈中性将一束等离子体喷射入磁场在磁场中的两块平行金属板 M、N 上就会聚集电荷，产生电动势等离子体射入的速度为 v，每块金属板的面积为 S，板间距离为 d匀强磁场的磁感应强度为 B，方向与 v 垂直外电路电阻为R设电离气体充满两板间的空间且电阻率为 求：(1)通过电阻 R 的电流大小和方向；(2)两板间电压10、由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中

13、一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电。图 22 为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板 M、N，金属板长为 a，宽为 b，两板间的距离为 d。将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向由南向北，用导线将 M、 N 外侧连接电阻为 R 的航标灯（图中未画出） 。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对

14、航标灯供电。设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为 v，海水的电阻率为，海水所受摩擦阻力与流速成正比，比例系数为 k。（1）求磁流体发电机电动势 E 的大小，并判断M、N 两板哪个板电势较高；（2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向；（3）求在 t 时间内磁流体发电机消耗的总机械能。B风海流方向va bM图 22东西北南dN11、如图 9-31 所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为 d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感强度为 B。现测得液体 a、 b 两点间的电势差为 U，求管内导电液体的流量 Q。

15、12、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、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 )A B)(acbBIcbaRIC

16、 D )(13、医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、b 之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为 3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160V，磁感应强度的大小为 0.040T。则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负为 （ ）A. 1.3m/s ，a 正、b 负 B. 2.7m/s ， a 正、b 负C1.3m/s，a 负、b 正