2022年高中物理 電磁流量計(jì)同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3

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1、2022年高中物理 電磁流量計(jì)同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3 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 A．N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

2、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??；

3、 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(zhǎng)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

4、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

5、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

6、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（ ）。 Q B a b M c N A.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

7、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 N M B d v A． B． C． D． 8．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

8、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

9、，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

10、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（　?。? A．a(chǎn)處電勢(shì)高于b處電勢(shì) B．a(chǎn)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

11、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 1．AD 【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

12、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． 2．B 【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(xiàn)=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。 3．D 【解析】 試題分析：因?yàn)樯媳砻鎺д?/p>

13、電、下表面帶負(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。 考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及電流強(qiáng)度的概念。 【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=（B0+kz ）dv，所以，所以k越大，傳感器靈敏度()越高。選項(xiàng)AB正確。 考點(diǎn)：此題考查霍爾效應(yīng)及傳感器的問題。 5．B 【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

14、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。 考點(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 6．B 【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?。? 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

15、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． 7．B 【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

16、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。 8．A 【解析】 試題分析：設(shè)管中流體的流速為v，則在Δt時(shí)間內(nèi)流體在管中向前移動(dòng)的距離為vΔt，這樣如下圖畫線的流體在Δt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ΔV=SvΔt，除以時(shí)間Δt，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

17、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=ρ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，

18、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 9．B 【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。 10．BD 【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

19、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，以后的帶電粒子將不再偏轉(zhuǎn)，里外板間的電壓將不再變化。根據(jù)：即得粒子速度即流速,所以,,所以C錯(cuò)誤D正確。 11．B 【解析】 12．（1）后側(cè)面的電勢(shì)較高（2） 【解析】 試題分析：（1）后側(cè)面的電勢(shì)較高。 （2）當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)時(shí)受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢(shì)差，由此產(chǎn)生的電場(chǎng)阻礙了電子的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電子所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢(shì)差。因而可得 由以上幾式解得磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用． 點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵會(huì)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時(shí)電荷所受的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡．