Question

12．污水處理站的管道中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)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，當(dāng)含有大量正負(fù)離子（其重力不計(jì)）的污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，測(cè)出電極間的電勢(shì)差U，就可測(cè)出污水流量Q（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積）．則（　�。�

• A． 前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì)
• B． 若污水為電中性，則兩極間的電勢(shì)差為零
• C． 若污水中離子濃度越高，則兩極間的電勢(shì)差越大
• D． 若管道中污水流量越大，則兩極間的電勢(shì)差越大

Answer 1

分析 A、正負(fù)離子作定向移動(dòng)，受到洛倫茲力，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在前后表面上，正離子偏轉(zhuǎn)向哪一個(gè)表面，哪一個(gè)表面的電勢(shì)高．
BC、前后表面上有正負(fù)離子，之間形成電場(chǎng)，最終正負(fù)離子會(huì)受到電場(chǎng)力、洛倫茲力處于平衡，兩極板間形成穩(wěn)定的電勢(shì)差．
D、根據(jù)正負(fù)離子會(huì)受到電場(chǎng)力、洛倫茲力平衡，求出電壓表所測(cè)的電壓與什么因素有關(guān)即可知．

解答 解：A、污水中正離子較多，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．故A正確．
B、由A分析可知，前后面電勢(shì)的高低與污水中有何種離子有關(guān)，與是否為電中性無關(guān)，故B錯(cuò)誤；   
C、根據(jù)Q=$\frac{cU}{B}$，則U=$\frac{BQ}{c}$，電壓表的示數(shù)與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流量Q以及流量計(jì)的高低有關(guān)，與離子濃度無關(guān)．故C錯(cuò)誤．
 D、最終正負(fù)離子會(huì)受到電場(chǎng)力、洛倫茲力處于平衡，有qE=qvB，即$\frac{U}$=vB．而污水流量Q=vbc=$\frac{U}{Bb}$bc=$\frac{cU}{B}$，可知Q與U成正比，與a、b無關(guān)．故D正確．
故選：AD．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判定洛倫茲力的方向，以及知道在電磁流量計(jì)中，正負(fù)離子受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡．