《电磁流量计》电磁流量计 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《电磁流量计》电磁流量计

1多选题

(多选)图为电磁流量计原理示意图．在非磁性材料做成的圆形管道上加一个磁感应强度为B的匀强磁场，已知管中有导电液体流过时，管壁上a、b两点间的电势分别为ϕ_a、ϕ_b，且ϕ_a＞ϕ_b，管道直径为D，电流方向向左．则(　　)

A
管内自由电荷运动方向向左，且为正离子
B
管内自由电荷运动方向向右，且为负离子
C
液体流量Q=$\frac {πD(φ_a-φ_b)}{4B}$
D
液体流量Q=$\frac {πDB}{4(φ_a-φ_b)}$

题目答案

AC

答案解析

分析：

导电液体流动时，正负电荷受到洛伦兹力发生偏转，从而在a、b两端形成电势差，最终电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，根据平衡条件可求出电荷移动的速度，从而求出液体的流量．

解答：

解：A、因为a点的电势大于b点的电势，知a点带正电，b点带负电．根据左手定则，知不论是正电荷还是负电荷，均向左运动，电流向左，可知正电荷向左移动．故A正确，B错误．

C、根据qE=qvB，E=$\frac {Φ_a-Φ_b}{D}$，解得，v=$\frac {Φ_a-Φ_b}{BD}$，Q=π($\frac {D}{2}$)_v=$\frac {πD(φ_a-φ_b)}{4B}$．故C正确，D错误．

故选AC．

点评：

解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力方向，以及知道最终电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．

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2单选题

电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)．为了简化，假设流量计是如图所示的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流体的管道相连接(图中虚线)．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B的匀强磁场，磁场方向垂直前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，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，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为(　　)

A
$\frac {I}{B}$(bR+ρ$\frac {c}{a}$)
B
$\frac {I}{B}$(aR+ρ$\frac {b}{c}$)
C
$\frac {I}{B}$(cR+ρ$\frac {a}{b}$)
D
$\frac {I}{B}$(R+ρ$\frac {bc}{a}$)

题目答案

A

答案解析

分析：

当导电流体稳定地流经流量计时，正负电荷受洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终稳定时，电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，根据欧姆定律及电阻定律求出上下表面间的电势差，从而根据平衡求出速度以及流量的大小．

解答：

解：最终稳定时有：qvB=q$\frac {U}{c}$．则v=$\frac {U}{cB}$

根据电阻定律R′=ρ$\frac {c}{ab}$，则总电阻R_总=R′+R

所以U=IR_总=I(ρ$\frac {c}{ab}$+R)

解得v=$\frac {I(ρ$\frac {c}{ab}$+R)}{cB}$

所以流量Q=vS=vbc=$\frac {1}{B}$(bR+ρ$\frac {c}{a}$)．故A正确，B、C、D错误．

故选A．

点评：

解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及掌握欧姆定律和电阻定律的运用．

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3多选题

(多选)下列各装置中a点电势比b点电势高的有（　　）

A


速度选择器
B


电磁流量计
C


磁流体发电机
D


霍尔元件(金属板)

题目答案

ACD

答案解析

分析：

根据左手定则判断出粒子在磁场中的受力分析，判断出粒子的运动方向，及可判断出电势的高低

解答：

解：A、粒子经加速电场后获得速度v，进入速度选择器中，根据粒子在磁场中的受力可知，正离子受到的洛伦兹力向上，负粒子受到的洛伦兹力向下，故a板带正电荷，故a点的电势高于b板，故A正确

B、根据粒子在磁场中的受力可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负粒子受到的洛伦兹力向上，故a板带负电荷，故a点的电势低于b板，故B错误；

C、根据粒子在磁场中的受力可知，正离子受到的洛伦兹力向上，负粒子受到的洛伦兹力向下，故a板带正电荷，故a点的电势高于b板，故C正确

D、当电流流过霍尔元件时，由于电子的运动方向与电力方向相反，根据左手定则可知，a板带正电荷，b板带负电，故a点的电势高于b板，故D正确

故选：ACD

点评：

本题主要考查了带电粒子在磁场中的受力，根据左手定则判断即可

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4单选题

为检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电磁流量计．如图所示，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电极(图中未画出)．当污水布满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示两个电极间的电压U．下列说法中正确的是(　　)

A
前侧的金属板为正极，后侧的金属板为负极
B
污水中的正、负离子含量越多，电极间的电压U越高
C
污水的流动速度为$\frac {U}{aB}$
D
污水的流量为$\frac {Uc}{B}$

题目答案

D

答案解析

分析：

A、正负离子作定向移动，受到洛伦兹力，发生偏转，打在前后表面上，正离子偏转向哪一个表面，哪一个表面的电势高．

BC、根据正负离子会受到电场力、洛伦兹力平衡，求出电压表所测的电压与什么因素有关即可知．

D、前后表面上有正负离子，之间形成电场，最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，两极板间形成稳定的电势差．

解答：

解：A、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．故A错误．

BC、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有qE=qvB，即$\frac {U}{b}$=vB．那么v=$\frac {U}{bB}$，

而污水流量Q=vbc=$\frac {U}{bB}$bc=$\frac {cU}{B}$，可知Q与U成正比，与a、b无关，故BC错误．

D、根据公式Q=$\frac {cU}{B}$，则U=$\frac {QB}{c}$，电压表的示数与磁感应强度、流量Q以及流量计的高有关，与离子浓度无关．故D正确．

故选：D．

点评：

解决本题的关键掌握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道在电磁流量计中，正负离子受电场力和洛伦兹力平衡．

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5多选题

(多选)电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)，为了简化，假设流量计是如图所示的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流体的管道相连接(图中虚线)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，当导电流体稳定地流经流量计时，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，I表示测得的电流值，已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得(　　)

A
流量为$\frac {I(bR+$\frac {ρc}{a}$)}{B}$
B
流量为$\frac {I(aR+$\frac {ρb}{a}$)}{B}$
C
若将污水浓度变大，则上下两板间电势差将变大
D
若流量越大，则上下两板间电势差将变大

题目答案

AD

答案解析

分析：

当导电流体稳定地流经流量计时，正负电荷受洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终稳定时，电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，根据欧姆定律及电阻定律求出上下表面间的电势差，从而根据平衡求出速度以及流量的大小．

解答：

解：AB、最终稳定时有：qvB=q$\frac {U}{c}$．则v=$\frac {U}{cB}$

根据电阻定律R′=ρ$\frac {c}{ab}$，则总电阻R_总=R′+R

所以U=IR_总=I(ρ$\frac {c}{ab}$+R)

解得v=$\frac {I(ρ$\frac {c}{ab}$+R)}{cB}$

所以流量Q=vS=vbc=$\frac {I(bR+$\frac {ρc}{a}$)}{B}$．故A正确，B错误．

CD、由上分析可知，那么上下两极间的电势差U=$\frac {QB}{bR+$\frac {ρc}{a}$}$(ρ$\frac {c}{ab}$+R)，故C错误，D正确；

故选：AD．

点评：

解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及掌握欧姆定律和电阻定律的运用，注意电流方向的横截面积求解．

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6单选题

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
Q=$\frac {πdE}{B}$
B
Q=$\frac {πdE}{4B}$
C
Q=$\frac {πd_E}{4B}$
D
Q=$\frac {πd_E}{B}$

题目答案

B

答案解析

分析：

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，最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，根据受力平衡求出电荷的速度，再根据Q=vS求出流量．

解答：

解：最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有qvB=q$\frac {E}{d}$，则v=$\frac {E}{Bd}$

流量Q=vS=$\frac {E}{Bd}$•($\frac {d}{2}$)_=$\frac {πdE}{4B}$．故B正确，A、C、D错误．

故选B．

点评：

解决本题的关键知道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，最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．

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