1.(上海长宁区08届高三第一学期期末质量检测)如图a所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流i,电流随时间变化的规律如图b所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则在下列时刻( )
A、t1时刻N>G, P有收缩的趋势.
B、t2时刻N=G,此时穿过P的磁通量最大.
C、t3时刻N=G,此时P中无感应电流.
D、t4时刻N<G,此时穿过P的磁通量最小.
7、电磁感应过程是其他形式的能和电能的转化过程,因此有关电磁感应和能量的转化和守恒的综合性题目应当引起我们的高度重视。
类型一研究电磁感应现象的实验
[例1](上海松江区08届高三第一学期期末卷)如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向。
(1)在给出的实物图中,用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。
(2)将线圈L1插入线圈L2中,合上开关S,能使线圈L2中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是( )
A.插入铁芯F B.拔出线圈L1
C.使变阻器阻值R变大 D.断开开关S
导示:(1)在上图中,用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。
(2) BCD
类型二楞次定律推论的应用
[例2](上海金山区08届高三第一学期期末测试卷)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置:一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动,在圆板的中部有一个线圈,圆板的四周固定着一圈带电的金属小球,如图所示。当线圈接通电源后,将产生流过图示方向的电流,则下列说法正确的是( )
A、接通电源瞬间,圆板不会发生转动
B、线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动
C、若金属小球带正电,接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相同
D、若金属小球带负电,接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相同
导示:选择BD。带电的金属小球旋转,作定向移动将形成电流。根据楞次定律可以知道,当线圈中电流强度的增大或减小时,会引起圆板向不同方向转动。接通电源瞬间,原来电流由无到有,带正电的圆板的转动方向将与原来电流方向相反,带负电的圆板的转动方向将与原来电流方向相同。
类型三运动和力问题
[例3].(上海黄浦区08届高三第一学期期末测试卷)如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为
,设导轨足够长。导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。
导示:(1)磁场的方向:垂直斜面向下。
(2)当S与1接通时
导体棒上的电流
导体棒的发热功率
(3)S与1接通时,导体棒平衡有:
S与2接通后,导体棒切割磁感线产生电流,最后匀速运动单位时间内扫过面积最大,匀速运动时
;
得单位时间扫过最大面积为
类型四能量转化问题
[例4].(上海松江区08届高三第一学期期末测试卷) 如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。
一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图,F0已知。求:
(1)棒ab离开磁场右边界时的速度。
(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能。
(3)d0满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动。
导示:(1)设离开右边界时棒ab速度为v,则有:
;
;对棒有:
解得:
(2)在ab棒运动的整个过程中,根据动能定理:
由功能关系: ,解得:
(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,则有
当v0=v,即时,进入磁场后一直匀速运动。
类型三综合应用问题
[例5].(上海普陀区08届高三年级期末调研试卷)如图所示,一有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,在磁场区域的左侧相距为L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以速度v匀速穿过磁场区域。若以初始位置为计时起点,规定B垂直纸面向里时为正,
(1)试画出线框通过磁场区域过程中,线框中的磁通量j与前进的时间t之间的函数关系;
(2)求线框在通过磁场过程中,线框中电流的最大值;
(3)求线框在通过磁场过程中,拉力功率的最大值;
(4)在此过程中,线框中产生的热量Q。
导示:(1)见下图
(2)Imax=
(3)F=FA=,P=Fv=
(4)Q=
6、电磁感应中的动力学问题要理顺力学量和电学量间的关系,关注安培力F=B2L2v/R的二级结论并注意F受v的影响这一特殊点;电路问题要注意应用“先电后力”的思路分析。
5、整体把握本章内容:本章涉及楞次定律和法拉第电磁感应定律两大规律,前者判断感应电流的方向,后者计算感应电动势的大小,都是高考考查的重点。
4、一般与特殊的关系:右手定则是楞次定律的特殊形式,E=n△ф/△t和E=Blv sinθ是一般(普遍)和特殊的关系。
3、等效法:不规则导体垂直切割磁感线产生的电动势可用其等效长度替代;对复杂的电磁感应综合问题,要善于画出导体、框架的等效电路图。
2、因果关系法:楞次定律反映了“因果”之间的辩证关系,原因导致结果,结果又反过来影响(“阻碍”)原因,从而引导我们既可由“因”索“果”,也可由“果”索“因”地分析电磁感应现象;左、右手定则之间的区别,也主要是“因果”不同,左手定则“因电而受力”,右手定则“因动而生电”。
1、类比法:本章概念抽象,不易理解,要注意通过实验和类比的方法掌握。如ф、△ф、△ф/△t的关系可与v、△v、△v/△t的关系类比。
15.(2010·郑州调研)三聚氰胺(C3N6H6,如图所示)为白色晶体、
无味,形似蛋白粉,其N含量为66%左右,但其本身几乎
没有任何营养价值。奶粉中添加三聚氰胺之后,会出现蛋
白质含量高的假
象。婴幼儿长时间摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害,膀胱、肾部结石,严重时可导致患儿死亡。根据以上材料,请回答以下问题:
(1)婴幼儿奶粉中的三聚氰胺能否用双缩脲试剂检测出来? 。为什么? 。
(2)婴幼儿摄入蛋白质后,会在体内通过 作用生成对细胞具有毒害作用的NH3,NH3在肝脏内很快被转化为无毒的 ,最终经肾脏排出体外。但是人体不能把三聚氰胺分解掉或转化为无毒的物质,是由于人体内 。
(3)食品、药品调查小组为验证被三聚氰胺污染的食品的危害,做了如下实验:
第一步:选取健康且生长状况相同的小鼠若干只,平均分为两组,分别编号甲、乙。
第二步:甲组每天 ;
乙组每天 。
第三步: 。
第四步:每天检测小鼠的健康状况,统计各组小鼠发病(死亡)的数目。
实验结果: 。
实验结论: 。
解析:双缩脲试剂只能用于检测含有肽键的化合物,三聚氰胺没有肽键的结构。肝脏具有解毒的功能,但人体内没有分解或转化三聚氰胺为无毒物质的酶。验证被三聚氰胺污染的食品的危害,设计实验组,每天饲喂含三聚氰胺的食品,对照组每天饲喂不含三聚氰胺的食品。答题时要注意体现“单一变量”的词语的准确使用,例如使用“等量”、“相同”、“适宜”等词语,即控制无关变量。该实验为验证性实验,实验结果是饲喂含三聚氰胺的相同食品的小鼠发病(死亡)率高于对照组。
答案:(1)不能 因为三聚氰胺分子中没有类似肽键的结构
(2)脱氨基 尿素 缺乏分解或转化该物质(三聚氰胺)的酶
(3)饲喂不含有被三聚氰胺污染的食品 饲喂含有被三聚氰胺污染的食品 在适宜并相同的条件下饲喂一段时间
结果:乙组小鼠的发病(死亡)率高于甲组
结论:含有被三聚氰胺污染的食品可导致动物发病(死亡)
14.质检人员在某牛奶企业质检过程中发现有如图所示结构的化合物。
(1)这种化合物叫 。构成它的基本单位是 。若它在小肠中被水解,则不可能产生 (填选项号)。
(2)若组成该化合物的基本单位每种各一个,重新合成新的物质,最多可形成 种。这是由于形成它的基本单位的 不同造成的。
(3)通过实验得知该化合物能与双缩脲试剂发生反应,溶液颜色呈 ,这是由于化合物中含有 (写结构式)的缘故。
(4)现有99个氨基酸(假设它们的平均相对分子质量为100),在细胞的 (细胞器)中,通过 的方式形成了一条环状的多肽链。则其相对分子质量比原来减少了 ,此环状的多肽链含氨基的数量至少是 个,含肽键 个。
解析:(1)该化合物含四个肽键,应为多肽,其单位为氨基酸,相关的R基依次为-CH3、-H、-CH3、-CH2-SH、-H(共3种)。该多肽水解后,不可能产生D所示的氨基酸。(2)由3种各一个氨基酸可最多形成3×2×1种多肽。(3)含两个或两个以上肽键的化合物均可与双缩脲试剂发生反应,呈现紫色。(4)氨基酸在核糖体中缩合,99个氨基酸缩合为环肽可形成99个肽键,此环肽所含的氨基数量取决于R基中氨基数,若R基不含氨基,则环肽中也不含氨基。
答案:(1)多肽 氨基酸 D (2)6 排列次序
(3)紫色
(4)核糖体 脱水缩合 1782 0 99
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