2019-2020年高中物理 電磁流量計同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3.doc

2019-2020年高中物理 電磁流量計同步練習(xí)（含解析）新人教版選修31為監(jiān)測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。該裝置由絕緣材料制成，長、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，在前后兩個內(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，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是AN端的電勢比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，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場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中（由內(nèi)向外）運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差。在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)的距離、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變。則（ ）A電極a電勢較高；血流速度越大，a、b之間電勢差越小 ；B. 電極a電勢較高；血流速度越大，a、b之間電勢差越大 ；C電極b電勢較高；血流速度越大，a、b之間電勢差越??；D. 電極b電勢較高；血流速度越大，a、b之間電勢差越大。 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，樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢差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)載流子的個數(shù)）用n表示（已知電流I=nqvS，其中v為載流子定向移動的速度，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量原理如圖所示，有一個沿z軸方向均勻變化的勻強(qiáng)磁場，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，由于位置不同，霍爾元件在y軸方向的上、下表面的電勢差U也不同。則 ( )A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，上、下表面的電勢差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，則下板電勢高D.電流越大，上、下表面的電勢差U越小5如圖所示是電磁流量計的示意圖圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點(diǎn)的電動勢E，就可以知道管中液體的流量Q(單位時間內(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，該裝置由絕緣材料制成，長、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，在上下兩個面的內(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，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量（單位時間內(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板電勢高B.M板電勢一定高于N板的電勢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的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點(diǎn)的電動勢E，就可以知道管中液體的流量Q單位時間內(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電磁流量計的原理圖如圖所示，橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中的虛線）圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流過流量計時，在管道外將流量計上、下表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值已知流體的電阻率為r ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量（流量等于單位時間內(nèi)流過的體積）為（ ）A、 B、 C、D、9為了測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，該裝置由絕緣材料制成，長、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，在前后兩個內(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，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U若用Q表示污水流量 (單位時間內(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)面電勢高B前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，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，該裝置由絕緣材料制成，長、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，在前后兩個內(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），電壓表將顯示兩個電極間的電壓，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，流量穩(wěn)定時電壓表顯示電壓為U若用Q表示污水流量 (單位時間內(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)面電勢高B前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，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處電勢高于b處電勢Ba處離子濃度大于b處離子濃度C溶液的上表面電勢高于下表面的電勢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)報道，我國最近實施的“雙星”計劃所發(fā)射的衛(wèi)星中放置一種磁強(qiáng)計，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項目。磁強(qiáng)計的原理如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，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可視為勻速運(yùn)動。測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U。（1）金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面哪個電勢較高？（2）求磁場磁感應(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，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低即N端的電勢比M端的高，A正確B錯誤；最終正負(fù)離子會受到電場力、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端電勢高，所以C、D錯誤；又勻速時正粒子受到向上的洛倫茲力f和向下的電場力F，因f=qvB，F(xiàn)=qE、，解得U=Bvd，可知血流速度越大，a、b之間電勢差越大，故A錯誤；B正確考點(diǎn)：本題考查電磁流量計及其應(yīng)用。3D【解析】試題分析：因為上表面帶正電、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，故是是P型半導(dǎo)體；根據(jù)，可得，根據(jù)I=nqvS，得,選項D正確?？键c(diǎn)：霍爾效應(yīng)及電流強(qiáng)度的概念?！窘馕觥吭囶}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、下表面的電勢差U越大；電流越大，則電子定向移動的速率v越大,上、下表面的電勢差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)的電勢差達(dá)到穩(wěn)定值，此時，洛倫茲力和電場力平衡：，圓管的橫截面積故流量?？键c(diǎn)：速度選擇器點(diǎn)評：本題考察了在電磁流量計中的速度選擇器模型的應(yīng)用，通過電場力與洛倫茲力平衡從而建立等式求解6B【解析】試題分析：帶電粒子在磁場中的運(yùn)動專題分析：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的高低最終離子在電場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)，所以后表面的電勢高于前表面的電勢，與離子的多少無關(guān)故A錯誤，B正確C、最終離子在電場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錯誤D、，則流量，與U成正比，與a、b無關(guān)故D錯誤故選B考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用點(diǎn)評：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)的電動勢E穩(wěn)定后，正負(fù)電荷在電場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)：電磁流量計點(diǎn)評：導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時，正負(fù)電荷受到洛倫茲力，發(fā)生偏轉(zhuǎn)打到上下兩個面上，上下兩個面之間形成電場，最終穩(wěn)定后，正負(fù)電荷在電場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，正負(fù)電荷不再打在上下兩個面上，兩個面間電動勢不在增加。8A【解析】試題分析：設(shè)管中流體的流速為v，則在t時間內(nèi)流體在管中向前移動的距離為vt，這樣如下圖畫線的流體在t時間內(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，除以時間t，則得到流體在該管中的流量為Q=Sv.對于題干所給的流量計，橫截面積S=bc，故流過流量計的流量Q=vbc，對于給定的流量計，b與c是常量，可見測流量實質(zhì)上是測流速. 當(dāng)可導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計，流體將切割磁感線，這樣在流量計的上、下兩面產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=vBc，其中B是垂直于流量計前后兩面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度， c是流過流量計流體的厚度，v是可導(dǎo)電流體在流量計中的流速.這樣在管外將流量計上、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，這個閉合電路中的電動勢就是由可導(dǎo)電流體沿流量計流動切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，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)：考查對電磁流量計的理解和應(yīng)用點(diǎn)評：難度較大，本題實質(zhì)上是有關(guān)磁與電傳感裝置的計算題，綜合性強(qiáng)、能力要求高，處理該類問題時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)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢；B正確C、當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定時，帶電離子做勻速直線運(yùn)動則：，與離子濃度無關(guān)；錯誤D、由知，正確故選B考點(diǎn)：電磁流量計點(diǎn)評：稍難。注意電勢的高低與離子濃度無關(guān)，電壓穩(wěn)定后離子勻速運(yùn)動，電場力與洛倫茲力相等。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)面電勢高，與哪種離子多無關(guān)。A錯誤B正確。帶電粒子在磁場力（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、外板間的電勢差不斷增大，產(chǎn)生的電場也不斷增強(qiáng)，又使帶電粒子受到與磁場力方向相反的電場力作用，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錯誤D正確。11B【解析】12（1）后側(cè)面的電勢較高（2）【解析】試題分析：（1）后側(cè)面的電勢較高。（2）當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時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)生電勢差，由此產(chǎn)生的電場阻礙了電子的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差。因而可得 由以上幾式解得磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度考點(diǎn)：霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時電荷所受的洛倫茲力和電場力平衡