高中物理 電磁流量計(jì)同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3.docVIP

電磁流量計(jì)1為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)。該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口。在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在m、n兩端間的電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓u。若用q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是an端的電勢(shì)比m端的高b若污水中正負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零c電壓表的示數(shù)u跟a和b都成正比，跟c無關(guān)d電壓表的示數(shù)u跟污水的流量q成正比2醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測(cè)通過動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極n和s構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中（由內(nèi)向外）運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變。則（ ）a電極a電勢(shì)較高；血流速度越大，a、b之間電勢(shì)差越小 ；b. 電極a電勢(shì)較高；血流速度越大，a、b之間電勢(shì)差越大 ；c電極b電勢(shì)較高；血流速度越大，a、b之間電勢(shì)差越小；d. 電極b電勢(shì)較高；血流速度越大，a、b之間電勢(shì)差越大。 3半導(dǎo)體中參與導(dǎo)電的電流載體稱為載流子。n型半導(dǎo)體的載流子是帶負(fù)電的電子，p型半導(dǎo)體的載流子是帶正電的“空穴”，如圖所示，一塊厚度為d、寬度為l的長(zhǎng)方形半導(dǎo)體樣品，置于方向如圖所示、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)半導(dǎo)體樣品中通以向右的電流強(qiáng)度為i的恒定電流時(shí)，樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢(shì)差u，且上表面帶正電、下表面帶負(fù)電。設(shè)半導(dǎo)體樣品中每個(gè)載流子帶電荷量為q，半導(dǎo)體樣品中載流子的密度（單位體積內(nèi)載流子的個(gè)數(shù)）用n表示（已知電流i=nqvs，其中v為載流子定向移動(dòng)的速度，s為導(dǎo)體橫截面積），則下列關(guān)于樣品材料類型的判斷和其中載流子密度n大小的表達(dá)式正確的是（ ）a.是n型半導(dǎo)體，b.是p型半導(dǎo)體，c.是n型半導(dǎo)體，d.是p型半導(dǎo)體，4霍爾式位移傳感器的測(cè)量原理如圖所示，有一個(gè)沿z軸方向均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=b0+kz(b0、k均為常數(shù))。將霍爾元件固定在物體上，保持通過霍爾元件的電流i不變(方向如圖9所示)，當(dāng)物體沿z軸正方向平移時(shí)，由于位置不同，霍爾元件在y軸方向的上、下表面的電勢(shì)差u也不同。則 ( )a.磁感應(yīng)強(qiáng)度b越大，上、下表面的電勢(shì)差u越大b.k越大，傳感器靈敏度()越高c.若圖中霍爾元件是電子導(dǎo)電，則下板電勢(shì)高d.電流越大，上、下表面的電勢(shì)差u越小5如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上mn兩點(diǎn)的電動(dòng)勢(shì)e，就可以知道管中液體的流量q(單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積)。已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，則關(guān)于q的表達(dá)式正確的是a. b. c. d. 6為了測(cè)量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板m、n作為電極，污水充滿管口地從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓u。若用q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積），下列說法中正確的是（ ）。qbabmcna.若污水中負(fù)離子較多，則n板比m板電勢(shì)高b.m板電勢(shì)一定高于n板的電勢(shì)c.污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)越大 d.電壓表的示數(shù)u與污水流量q成反比7如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上mn兩點(diǎn)的電動(dòng)勢(shì)e，就可以知道管中液體的流量q單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，則關(guān)于q的表達(dá)式正確的是nmbdva bc d8電磁流量計(jì)的原理圖如圖所示，橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中的虛線）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(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流過流量計(jì)時(shí)，在管道外將流量計(jì)上、下表面分別與一串接了電阻r的電流表的兩端連接，i表示測(cè)得的電流值已知流體的電阻率為r ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量（流量等于單位時(shí)間內(nèi)流過的體積）為（ ）a、 b、 c、d、9為了測(cè)量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓u若用q表示污水流量 (單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是：a若污水中正離子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢(shì)高b前內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)，與哪種離子多無關(guān)c污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大d污水流量q與電壓u成正比，與a、b有關(guān)10為了測(cè)量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極并與電壓表的兩接線柱連接（圖中未畫出），電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，流量穩(wěn)定時(shí)電壓表顯示電壓為u若用q表示污水流量 (單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是 ( ) a若污水中正離子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢(shì)高b前內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)，與哪種離子多無關(guān)c污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大d污水流量q與電壓u成正比，與a、b無關(guān)11如圖，長(zhǎng)方體玻璃水槽中盛有nacl的水溶液，在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正向的電流i，沿y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前后兩內(nèi)側(cè)面（）aa處電勢(shì)高于b處電勢(shì)ba處離子濃度大于b處離子濃度c溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)d溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度12據(jù)報(bào)道，我國(guó)最近實(shí)施的“雙星”計(jì)劃所發(fā)射的衛(wèi)星中放置一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項(xiàng)目。磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、電流強(qiáng)度為i的電流。已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電量為e。金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)。測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為u。（1）金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面哪個(gè)電勢(shì)較高？（2）求磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小。參考答案1ad【解析】試題分析：正負(fù)離子向右移動(dòng)，受到洛倫茲力，根據(jù)左手定則，正離子向后表面偏，負(fù)離子向前表面偏所以前表面比后表面電勢(shì)低即n端的電勢(shì)比m端的高，a正確b錯(cuò)誤；最終正負(fù)離子會(huì)受到電場(chǎng)力、洛倫茲力處于平衡，有，即而污水流量，所以;電壓表的示數(shù)u跟污水的流量q成正比，跟c成反比；c錯(cuò)誤，d正確；考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用2b【解析】試題分析：對(duì)血液中的正粒子由左手定則分析可知，正離子所受洛倫茲力方向向上（負(fù)離子受到的洛倫茲力方向向下），即a端是正極，或a端電勢(shì)高，所以c、d錯(cuò)誤；又勻速時(shí)正粒子受到向上的洛倫茲力f和向下的電場(chǎng)力f，因f=qvb，f=qe、，解得u=bvd，可知血流速度越大，a、b之間電勢(shì)差越大，故a錯(cuò)誤；b正確考點(diǎn)：本題考查電磁流量計(jì)及其應(yīng)用。3d【解析】試題分析：因?yàn)樯媳砻鎺д姟⑾卤砻鎺ж?fù)電，電流的方向向右，根據(jù)左手定則可判斷，是正電荷向右移動(dòng)，故是是p型半導(dǎo)體；根據(jù)，可得，根據(jù)i=nqvs，得,選項(xiàng)d正確?？键c(diǎn)：霍爾效應(yīng)及電流強(qiáng)度的概念。4ab【解析】試題分析：根據(jù)左手定則可判斷電子向下板偏轉(zhuǎn)，所以上板電勢(shì)高；很據(jù)，解得u=bdv,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度b越大，上、下表面的電勢(shì)差u越大；電流越大，則電子定向移動(dòng)的速率v越大,上、下表面的電勢(shì)差u越大；由于b=b0+kz，所以u(píng)=（b0+kz ）dv，所以，所以k越大，傳感器靈敏度()越高。選項(xiàng)ab正確?？键c(diǎn)：此題考查霍爾效應(yīng)及傳感器的問題。5b【解析】試題分析：a，b兩點(diǎn)的電勢(shì)差是由于帶電粒子受到洛倫茲力在管壁的上下兩側(cè)堆積電荷產(chǎn)生的。到一定程度后上下兩側(cè)堆積的電荷不再增多，a，b兩點(diǎn)的電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定值，此時(shí)，洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡：，圓管的橫截面積故流量?？键c(diǎn)：速度選擇器點(diǎn)評(píng)：本題考察了在電磁流量計(jì)中的速度選擇器模型的應(yīng)用，通過電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡從而建立等式求解6b【解析】試題分析：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題分析：根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力的方向，從而得出正負(fù)離子的偏轉(zhuǎn)方向，確定出前后表面電勢(shì)的高低最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡求出兩極板間的電壓，以及求出流量的大小a、根據(jù)左手定則，正離子向后表面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)，所以后表面的電勢(shì)高于前表面的電勢(shì)，與離子的多少無關(guān)故a錯(cuò)誤，b正確c、最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡，有，解得u=vbb，電壓表的示數(shù)與離子濃度無關(guān)故c錯(cuò)誤d、，則流量，與u成正比，與a、b無關(guān)故d錯(cuò)誤故選b考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及抓住離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡進(jìn)行求解7b【解析】試題分析：當(dāng)mn兩點(diǎn)的電動(dòng)勢(shì)e穩(wěn)定后，正負(fù)電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，所以，所以，液體的流量。故選b考點(diǎn)：電磁流量計(jì)點(diǎn)評(píng)：導(dǎo)電液體流過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，正負(fù)電荷受到洛倫茲力，發(fā)生偏轉(zhuǎn)打到上下兩個(gè)面上，上下兩個(gè)面之間形成電場(chǎng)，最終穩(wěn)定后，正負(fù)電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，正負(fù)電荷不再打在上下兩個(gè)面上，兩個(gè)面間電動(dòng)勢(shì)不在增加。8a【解析】試題分析：設(shè)管中流體的流速為v，則在t時(shí)間內(nèi)流體在管中向前移動(dòng)的距離為vt，這樣如下圖畫線的流體在t時(shí)間內(nèi)都將流過橫截面，設(shè)此橫截面積為s，則畫線的流體體積v=svt，除以時(shí)間t，則得到流體在該管中的流量為q=sv.對(duì)于題干所給的流量計(jì)，橫截面積s=bc，故流過流量計(jì)的流量q=vbc，對(duì)于給定的流量計(jì)，b與c是常量，可見測(cè)流量實(shí)質(zhì)上是測(cè)流速. 當(dāng)可導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)，流體將切割磁感線，這樣在流量計(jì)的上、下兩面產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=vbc，其中b是垂直于流量計(jì)前后兩面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度， c是流過流量計(jì)流體的厚度，v是可導(dǎo)電流體在流量計(jì)中的流速.這樣在管外將流量計(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，如下圖所示，則將有電流流過閉合電路，這個(gè)閉合電路中的電動(dòng)勢(shì)就是由可導(dǎo)電流體沿流量計(jì)流動(dòng)切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如下圖所示，電阻包括外接的電阻r和可導(dǎo)電流體的電阻r=這樣根據(jù)歐姆定律，得到閉合電路中的電流等于i=q= vbc=考點(diǎn)：考查對(duì)電磁流量計(jì)的理解和應(yīng)用點(diǎn)評(píng)：難度較大，本題實(shí)質(zhì)上是有關(guān)磁與電傳感裝置的計(jì)算題，綜合性強(qiáng)、能力要求高，處理該類問題時(shí)要注意從分析粒子受力和力的變化入手9b【解析】試題分析：ab、由左手定則可知正離子向后內(nèi)側(cè)面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前內(nèi)側(cè)面偏轉(zhuǎn)，則前內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)；b正確c、當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，帶電離子做勻速直線運(yùn)動(dòng)則：，與離子濃度無關(guān)；錯(cuò)誤d、由知，正確故選b考點(diǎn)：電磁流量計(jì)點(diǎn)評(píng)：稍難。注意電勢(shì)的高低與離子濃度無關(guān)，電壓穩(wěn)定后離子勻速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與洛倫茲力相等。10bd【解析】根據(jù)左手定則可得正離子向后內(nèi)側(cè)面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前內(nèi)側(cè)面偏轉(zhuǎn)，所以后內(nèi)側(cè)面比前內(nèi)側(cè)面電勢(shì)高，與哪種離子多無關(guān)。a錯(cuò)誤b正確。帶電粒子在磁場(chǎng)力（洛侖茲力）的作用下，正粒子向里偏轉(zhuǎn)，負(fù)粒子向外偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致里、外不斷積累電荷，里、外板間的電勢(shì)差不斷增大，產(chǎn)生的電場(chǎng)也不斷增強(qiáng)，又使帶電粒子受到與磁場(chǎng)力方向相反的電場(chǎng)力作用，且不斷增大，直到兩種力大小相等方向相反，以后的帶電粒