2022年高中物理 电磁流量计同步练习（含解析）新人教版选修3

2022年高中物理 电磁流量计同步练习（含解析）新人教版选修31为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是AN端的电势比M端的高B若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零C电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关D电压表的示数U跟污水的流量Q成正比2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（由内向外）运动，电极a、b之间会有微小电势差。在某次监测中，两触点的距离、磁感应强度的大小不变。则（ ）A电极a电势较高；血流速度越大，a、b之间电势差越小 ；B. 电极a电势较高；血流速度越大，a、b之间电势差越大 ；C电极b电势较高；血流速度越大，a、b之间电势差越小；D. 电极b电势较高；血流速度越大，a、b之间电势差越大。 3半导体中参与导电的电流载体称为载流子。N型半导体的载流子是带负电的电子，P型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为d、宽度为L的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为I的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差U，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为q，半导体样品中载流子的密度（单位体积内载流子的个数）用n表示（已知电流I=nqvS，其中v为载流子定向移动的速度，S为导体横截面积），则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度n大小的表达式正确的是（ ）A.是N型半导体，B.是P型半导体，C.是N型半导体，D.是P型半导体，4霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数)。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图9所示)，当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则 ( )A.磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大B.k越大，传感器灵敏度()越高C.若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高D.电流越大，上、下表面的电势差U越小5如图所示是电磁流量计的示意图圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积)。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是A. B. C. D. 6为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满管口地从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）。QBabMcNA.若污水中负离子较多，则N板比M板电势高B.M板电势一定高于N板的电势C.污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 D.电压表的示数U与污水流量Q成反比7如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是NMBdvA BC D8电磁流量计的原理图如图所示，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（图中的虚线）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应强度为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过流量计时，在管道外将流量计上、下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r ，不计电流表的内阻，则可求得流量（流量等于单位时间内流过的体积）为（ ）A、 B、 C、D、9为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U若用Q表示污水流量 (单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是：A若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高B前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与电压U成正比，与a、b有关10为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极并与电压表的两接线柱连接（图中未画出），电压表将显示两个电极间的电压，污水充满管口从左向右流经该装置时，流量稳定时电压表显示电压为U若用Q表示污水流量 (单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是 ( ) A若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高B前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与电压U成正比，与a、b无关11如图，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面（）Aa处电势高于b处电势Ba处离子浓度大于b处离子浓度C溶液的上表面电势高于下表面的电势D溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度12据报道，我国最近实施的“双星”计划所发射的卫星中放置一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度等研究项目。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、电流强度为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e。金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。（1）金属导体前后两个侧面哪个电势较高？（2）求磁场磁感应强度B的大小。参考答案1AD【解析】试题分析：正负离子向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏所以前表面比后表面电势低即N端的电势比M端的高，A正确B错误；最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有，即而污水流量，所以;电压表的示数U跟污水的流量Q成正比，跟c成反比；C错误，D正确；考点：霍尔效应及其应用2B【解析】试题分析：对血液中的正粒子由左手定则分析可知，正离子所受洛伦兹力方向向上（负离子受到的洛伦兹力方向向下），即a端是正极，或a端电势高，所以C、D错误；又匀速时正粒子受到向上的洛伦兹力f和向下的电场力F，因f=qvB，F=qE、，解得U=Bvd，可知血流速度越大，a、b之间电势差越大，故A错误；B正确考点：本题考查电磁流量计及其应用。3D【解析】试题分析：因为上表面带正电、下表面带负电，电流的方向向右，根据左手定则可判断，是正电荷向右移动，故是是P型半导体；根据，可得，根据I=nqvS，得,选项D正确。考点：霍尔效应及电流强度的概念。【解析】试题分析：根据左手定则可判断电子向下板偏转，所以上板电势高；很据，解得U=Bdv,所以磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大；电流越大，则电子定向移动的速率v越大,上、下表面的电势差U越大；由于B=B0+kz，所以U=（B0+kz ）dv，所以，所以k越大，传感器灵敏度()越高。选项AB正确。考点：此题考查霍尔效应及传感器的问题。5B【解析】试题分析：a，b两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a，b两点的电势差达到稳定值，此时，洛伦兹力和电场力平衡：，圆管的横截面积故流量。考点：速度选择器点评：本题考察了在电磁流量计中的速度选择器模型的应用，通过电场力与洛伦兹力平衡从而建立等式求解6B【解析】试题分析：带电粒子在磁场中的运动专题分析：根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出正负离子的偏转方向，确定出前后表面电势的高低最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出两极板间的电压，以及求出流量的大小A、根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，所以后表面的电势高于前表面的电势，与离子的多少无关故A错误，B正确C、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有，解得U=vBb，电压表的示数与离子浓度无关故C错误D、，则流量，与U成正比，与a、b无关故D错误故选B考点：霍尔效应及其应用点评：解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及抓住离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡进行求解7B【解析】试题分析：当MN两点的电动势E稳定后，正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，所以，所以，液体的流量。故选B考点：电磁流量计点评：导电液体流过磁场区域时，正负电荷受到洛伦兹力，发生偏转打到上下两个面上，上下两个面之间形成电场，最终稳定后，正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，做匀速直线运动，正负电荷不再打在上下两个面上，两个面间电动势不在增加。8A【解析】试题分析：设管中流体的流速为v，则在t时间内流体在管中向前移动的距离为vt，这样如下图画线的流体在t时间内都将流过横截面，设此横截面积为S，则画线的流体体积V=Svt，除以时间t，则得到流体在该管中的流量为Q=Sv.对于题干所给的流量计，横截面积S=bc，故流过流量计的流量Q=vbc，对于给定的流量计，b与c是常量，可见测流量实质上是测流速. 当可导电流体稳定地流经流量计，流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势E=vBc，其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度， c是流过流量计流体的厚度，v是可导电流体在流量计中的流速.这样在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，如下图所示，则将有电流流过闭合电路，这个闭合电路中的电动势就是由可导电流体沿流量计流动切割磁感线而产生的感应电动势，如下图所示，电阻包括外接的电阻R和可导电流体的电阻r=这样根据欧姆定律，得到闭合电路中的电流等于I=Q= vbc=考点：考查对电磁流量计的理解和应用点评：难度较大，本题实质上是有关磁与电传感装置的计算题，综合性强、能力要求高，处理该类问题时要注意从分析粒子受力和力的变化入手9B【解析】试题分析：AB、由左手定则可知正离子向后内侧面偏转，负离子向前内侧面偏转，则前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势；B正确C、当电压表示数稳定时，带电离子做匀速直线运动则：，与离子浓度无关；错误D、由知，正确故选B考点：电磁流量计点评：稍难。注意电势的高低与离子浓度无关，电压稳定后离子匀速运动，电场力与洛伦兹力相等。10BD【解析】根据左手定则可得正离子向后内侧面偏转，负离子向前内侧面偏转，所以后内侧面比前内侧面电势高，与哪种离子多无关。A错误B正确。带电粒子在磁场力（洛仑兹力）的作用下，正粒子向里偏转，负粒子向外偏转，导致里、外不断积累电荷，里、外板间的电势差不断增大，产生的电场也不断增强，又使带电粒子受到与磁场力方向相反的电场力作用，且不断增大，直到两种力大小相等方向相反，以后的带电粒子将不再偏转，里外板间的电压将不再变化。根据：即得粒子速度即流速,所以,所以C错误D正确。11B【解析】12（1）后侧面的电势较高（2）【解析】试题分析：（1）后侧面的电势较高。（2）当金属导体中自由电子定向移动时受洛伦兹力作用向前侧面偏转，使得前后两侧面间产生电势差，由此产生的电场阻碍了电子的偏转。当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时，前后两侧面间产生恒定的电势差。因而可得 由以上几式解得磁场的磁感应强度考点：霍尔效应及其应用点评：解决本题的关键会利用左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道稳定时电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡