Question

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)，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．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高

B．若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高

C．污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)

D．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大

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．
C、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、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、B錯(cuò)誤．
    C、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

U

b

=vB．而污水流量Q=vbc=

U

bB

bc=

Uc

B

，可知Q與U成正比，與a、b無關(guān)．故C正確．
    D、Q=

Uc

B

，則U=

QB

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)的高有關(guān)，與離子濃度無關(guān)．故D錯(cuò)誤．
故選C．

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．