例4 如图4-1,半径为r的金属圆环,处在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动,若从图示位置起转过弧度,求转动过程中,BC弧(所对圆心角度600)切割磁感线产生的平均感应电动势。
解析 直接求金属导线BC转动产生的感应电动势较
困难。若构成如图4-2的BCNM闭合回路,根据法拉第电
磁应定律可得在转动过程中,BC弧(所对圆心角度
600)切割磁感线产生平均感应电动势,可等效为
金属线圈BCNM绕轴匀速转动产生平均感应电动
势,该回路的面积S=,转过弧
度的时间t=/,由法拉第电磁感应定律可得回
路BCNM平均感应电动势==
例3 如图3-1所示,半径为r的圆形区域内充满磁场,磁感强度以=k的变化率均匀变化,其方向垂直圆形平面向里。一长度为r、固定不动的直导线ab垂直磁场方向置于磁场中,且直导线两端a、b恰在圆周上,求导线ab中感应电动势的大小?
解析 本题乍一看似乎超纲,感到无从下手。但根据对称性,在圆形区域内添加五条与ab相同的直导线构成一个内接正六边形导线回路,如图3-2所示。由法拉第电磁感应定律可得回路
中感应电动势①,而正六边形面积S=②,由对称性得直导线ab中感应电动势③ 解①②③得
例1 如图1 所示,半径为r的半圆形金属导线PQ处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面向里,导线在自身所在平面内沿垂直直径PQ的方向以速度v在磁场中匀速运动,求导线PQ产生的感应电动势的大小。
解析 直接求曲导线PQ产生的感应电动势较繁。若连接
PQ建成一半圆形的闭合回路,根据法拉第电磁感应定律可得
该回路产生的感应电动势为零。即半圆形金属导线PQ与直导线PQ产生的感应电动势相等。导线PQ产生的感应电动势E=2rvB。
例2 如图2所示,金属导线ABC弯成直角处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面向里,AB=2L,BC=L,导线ABC在自身所在平面内绕A点在磁场中以角速度匀速转动,求导线ABC产生的感应电动势的大小。
解析 直接求金属导线ABC转动产生的感应电动势较
困难。若连接AC建成一三角形的闭合回路,根据法拉第电
磁应定律可得该回路产生的感应电动势为零。即金属导线
ABC与直导线AC产生的感应电动势相等。而AC=,
导线ABC产生的感应电动势的大小E=Bl=B
8. 2005年诺贝尔化学奖授予研究绿色有机合成的科学家。“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念,它的研究,包括化学反应(化工生产)过程的四个基本要素:一是设计对人类健康和环境危害小的起始物,淘汰有毒的反应起始物(原材料);二是选择最佳的反应(生产)条件,包括温度、压力、时间、介质、物粒平衡等等,以实现最大限度的节能和零排放;三是研究最佳的转换反应和良性的试剂(含催化剂);四是设计对人类健康和环境安全的目标化合物(最终产品)。在美国就设有“美国总统绿色化学挑战奖”,可见绿色化学的重要性。现已知下列信息:
一种用途较广的有机玻璃树脂--聚丁烯酸甲酯,其结构简式为
合成这种高聚物有多种途径,有一种合成途径的副产物污染少或
无污染,原子利用率较高,因此符合“绿色化学挑战计划”的要求,其合成路线如下:
试回答下列问题:
(1)写出A、B、D代表的有机物结构简式:
A: ;B: ;D: ;
(2)在上述①~⑥合成过程中,原子利用率相对较高的化学反应有: ;
(3)此合成途径中由D→E化学的反应类型是 ;
F→聚丁烯酸甲酯的反应类型是 。
(4)写出E→F的化学方程式: 。
(5)F的同分异构体F′,其中1mol F′与足量的[Ag(NH3)2OH]银氨溶液水浴加热时能生成4mol Ag,符合条件的F′共有 种。
7. 下列是芳香族化合物A、B、C、D、E的转化关系,其中A、E分子式分别是C9H8O和C9H8O2,E分子中除苯环外还含有一个六元环,且E中不含甲基。根据下列转化关系回答问题:
(1)写出A分子中所含官能团的名称 (至少写两种)。
(2)完成方程式,并分别写出反应类型
A→B 反应类型 。
B→C 反应类型 。
(3)写出E的结构简式 。
(4)能与16.6gD恰好中和的2mol/LNaOH溶液的体积为 mL。
(5)符合下列条件的D的同分异构体共有 种,写出其中任意一种同分异构体的结构简式 。
①苯环有两个取代基
②能与FeCl3溶液发生显色反应
③能发生水解反应和银镜反应
6. 有机物A1和A2含有碳、氢、氧三种元素,且互为同分异构体。巳知6gA1在足量的氧气中完全燃烧生成13.2g二氧化碳和7.2g水。有关物质之间的转化关系如下:
已知:X为六元环状化合物
(1)A1的分子式为
(2)写出下列物质的结构简式:
A2 X
(3)写出D→E化学反应方程式 ;
反应①属于 反应,反应②属于 反应,反应③属于 反应
(4)与G具有相同官能团的G的同分异构体M在浓硫酸下,加热失水生成N,N的甲酯可以发生加聚反应生成聚合物P,写出M→N的化学方程式:
聚合物P的结构简式为: .
5. 咖啡酸(下式中的A)是某种抗氧化剂成分之-,A结构中苯环上有3个取代基,且取代基中不含支链,A遇FeCl3溶液发生显色反应。A有如下转化关系:
(1)咖啡酸A中含氧官能团的名称为 ;
(2)写出A生成D的化学:反应方程式 ,该反应的反应类型为 。
(3)a mol咖啡酸A与足量钠反应生成气体(标准状况) L。
(4)蜂胶的主要成分(分子式为C17H16O4)是由咖啡酸A和-种芳香醇E发生酯化反应生成的,已知E的芳香醇类同分异物体有5种,其中三种为,请写出另外两种 、 。
4. A是一种芳香族化合物,可以作为制造药物的原料。请根据下图所示的转化关系,回答问题:
(1)写出结构简式:A________________________;F____________________________。
(2)写出下列变化的化学方程式,并注明反应类型。
A→C_______________________________________________;反应类型______________。
E→D_______________________________________________;反应类型_______________。
(3). B的一种同分异构体只含一个-CH3,且1 mol该物质能与浓溴水反应,共消耗3 mol Br2。则该有机物的结构简式为___________________________________。
3. 某有机物A(只含C、H、O)是一种重要化工生产的中间体,其蒸气密度是相同状况下氢气密度的83倍。试根据下列信息回答相关问题:
①A分子中碳原子总数是氧原子总数的3倍,其苯环上只有一个取代基,且取代基碳链上无支链;
②A可与NaHCO3溶液作用,产生无色气泡:
③A在一定条件下可与乙酸发生酯化反应。
请写出:
(1)A的分子式 ;A的一种可能的结构简式 ;
A中含氧官能团的名称 。
若有机物A存在如下转化关系(见下框图),请据此时A的结构回答(2)、(3)、(4)问:
(2)请写出:A→C和B→D的化学反应方程式(注明反应条件),并注明反应类型:
A→C: ,
反应类型: 。
B→D: ,
反应类型: 。
(3)A的一种同分异构体F,其苯环上有两个相邻的取代基,且能与三氯化铁溶液发生显色反应。F在稀硫酸存在下水解生成G和H,其中H俗称“木精”,是饮用假酒过程中致人失明、甚至死亡的元凶。
请写出F的结构简式: 。
(4)已知H在一定条件下可被氧化成K,K的水溶液常用作防腐剂,请写出:
H→K的化学方程式: 。
2. 存在如下图所示转化关系。
请回答下列问题:
(1)反应①、②的反应类型分别是 、 。
(2)C可能的结构简式有 。
(3)H有多种同分异构体。符合下列条件的同分异构体共有 种。
①与FeCl溶液发生显色反应;
②lmolH最多能与3molNaOH反应;
③苯环上只有两个取代基。
其中,任意一种同分异构体的结构简式为 。
(4)反应③的化学方程式是 。
(5)聚苯乙烯可用于制备高频绝缘材料。由苯乙烯合成这种高聚物的化学方程式为
。
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