(09年北京卷23).單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡稱流量)。由一種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,稱為電磁流量計。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成。

傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示,圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣,其上裝有一對電極和c,a,c間的距離等于測量管內(nèi)徑D,測量管的軸線與a、c的連接放像以及通過電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時,在電極a、c的間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E,并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q。設(shè)磁場均勻恒定,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。

(1)已知,設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同,試求E的大小(去3.0)

(2)一新建供水站安裝了電磁流量計,在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值。但實際顯示卻為負(fù)值。經(jīng)檢查,原因是誤將測量管接反了,既液體由測量管出水口流入,從如水口流出。因為已加壓充滿管道。不便再將測量管拆下重裝,請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒ǎ?/p>

(3)顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻,其阻值記為 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率色變化而變化,從而會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顯示儀表示數(shù)的影響。

 

【答案】

(1)(2)見解析(3)見解析

【解析】(1)導(dǎo)電液體通過測量管時,相當(dāng)于導(dǎo)線做切割磁感線的運(yùn)動,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)電動勢為

E=BDv           ①

由流量的定義,有Q=Sv=        ②

式聯(lián)立解得 

代入數(shù)據(jù)得 

(2)能使儀表顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ê啽,合理即可,如?/p>

改變通電線圈中電流的方向,使磁場B反向,或?qū)鞲衅鬏敵龆藢φ{(diào)接入顯示儀表。

(3)傳感器的顯示儀表構(gòu)成閉合電路,有閉合電路歐姆定律

               

        ③

輸入顯示儀表是a、c間的電壓U,流量示數(shù)和U一一對應(yīng), E 與液體電阻率無關(guān),而r隨電阻率的變化而變化,由③式可看出, r變化相應(yīng)的U也隨之變化。在實際流量不變的情況下,儀表顯示的流量示數(shù)會隨a、c間的電壓U的變化而變化,增大R,使R>>r,則U≈E,這樣就可以降低液體電阻率的變化對顯示儀表流量示數(shù)的影響。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:新人教版高三物理選修3-1電流、電阻、電功與電功率專項練習(xí)(帶解析) 題型:計算題

(09年北京卷23).單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡稱流量)。由一種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,稱為電磁流量計。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成。
傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示,圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣,其上裝有一對電極和c,a,c間的距離等于測量管內(nèi)徑D,測量管的軸線與a、c的連接放像以及通過電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時,在電極a、c的間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E,并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q。設(shè)磁場均勻恒定,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。

(1)已知,設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同,試求E的大。去3.0)
(2)一新建供水站安裝了電磁流量計,在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值。但實際顯示卻為負(fù)值。經(jīng)檢查,原因是誤將測量管接反了,既液體由測量管出水口流入,從如水口流出。因為已加壓充滿管道。不便再將測量管拆下重裝,請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒ǎ?br />(3)顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻,其阻值記為 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率色變化而變化,從而會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顯示儀表示數(shù)的影響。

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