高中物理模型-电磁流量计模型
电磁流量计模型冲关
电磁流量计模型冲关如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差。
当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定。
由qvB ＝qE ＝q U d可得v ＝U Bd流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU 4B1．环保部门为了监测某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置的外形为一长方体，由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a 、b 、c ，左右两端开口，在垂直于上下表面加磁感应强度为B 的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，电阻率为ρ的污水从左向右匀速流经该装置时，接在两电极间的理想电压表显示两个电极间的电压为U ，求：(1)该装置内电场场强的大小和方向；(2)污水的流量Q (单位时间内排出的污水体积)；(3)若从两个电极引出两条导线，导线间接一阻值为R 的电阻时理想电压表的示数．2．如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一长方体的厚度为d 、左右侧面的表面积为S 的绝缘容器，容器内装满密度为ρ的导电液体，容器两侧面中心处连有两竖直放置的玻璃管T 1和T 2，容器的上、下两个面均是用不能和导电液体发生化学反应的铂金制成的极板A 、K ，并与开关S 、电动势为E 的无内阻电源相接组成电路，容器的两侧面均和磁感线方向平行．当合上开关S 后，发现两玻璃管中导电液体液面的高度差为h.(1)判断两个玻璃管T 1和T 2液面哪个高，简要说明理由；(2)求导电液体的电阻R.参考答案1．（1）U E b= 方向指向纸外（由后侧面指向前侧面） （2）Uc B（3）Rac U Rac b ρ+ 【解析】（1）根据匀强电场场强公式 U E b= 由左手定则，在洛仑兹力作用下，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，故后表面上带正电荷，前表面上带负电荷，故后表面电势比前表面高，电场强度的方向指向纸外或由后侧面指向前侧面。
高二物理选修3-1第三章磁场第6节带电粒子在匀强磁场中的运动专题电磁流量计课件
第6节带电粒子在匀强磁场中的运动 专题电磁流量计
【知识梳理】 1.电磁流量计的构造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a、b、c，流量计的两端与输 送流体的管道相连（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。 2.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（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Q）。
4．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（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a、b、c，流量计的 两端与输送流体的管道相连（图中虚线）。图中流量计的上 下两面是金属材料，前后两面是
A．Q＝πdE/B
B．Q＝πdE/4B
C．Q＝πd2E/4B D．Q＝πd2E/B
2.为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污 管末端安装了如图所示的流量计。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作为 电极。污水充满管口从左向右 流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。
则（ CD ） A．泵体上表面应接电源负极 B．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1 C．电源提供的电功率为U2L2/ρ D．质量为m的液体离开泵时的动能为UIt-mgh-I2ρt/L1
7．电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时 间里通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图 所示，矩形管道横截面的宽和高分别为L1=0.4m、L2=0.5m， 上下两侧是导体材料，另两侧是绝缘材料，匀强磁场垂直 于绝缘材料的两侧。当液体自右向左
电磁流量计高三知识点总结
电磁流量计高三知识点总结电磁流量计是一种常见的流量测量仪器，广泛应用于各个领域中。
在高三物理课程中，我们学习了关于电磁流量计的原理和应用。
本文将总结电磁流量计的相关知识点，以便复习和巩固我们在高三物理学习中所学到的内容。
一、电磁流量计的原理电磁流量计是通过测量液体或气体在磁场中运动时所产生的电磁感应现象，从而推算出流量的仪器。
其原理基于法拉第电磁感应定律，即当导体运动穿过磁感线时，导体两端将产生感应电动势。
二、电磁流量计的结构电磁流量计通常由传感器和转化器两部分组成。
传感器一般采用直径较小的金属管，通过这个管道将待测流体引导过去。
在金属管外部设置磁场，可以是恒定的，也可以是变化的。
传感器两侧设置电极，用于接收液体或气体产生的感应电动势。
转化器则是将感应电动势转换成流量值并进行显示。
三、电磁流量计的工作原理当液体或气体通过导管时，受到磁场的影响，导管内液体或气体的速度将发生变化。
根据法拉第电磁感应定律，导管两端将产生感应电动势。
通过测量这个电动势的大小，我们可以知道流体的流速，从而计算出流量值。
四、电磁流量计的优点电磁流量计具有以下几个优点：1. 非侵入式测量：电磁流量计可以在不破坏管道和流体的情况下进行测量，不会对流体产生温度和压力等影响。
2. 准确性高：电磁流量计的测量精度较高，能够满足各种工业领域的要求。
3. 稳定性好：由于电磁流量计的结构简单，所以其使用寿命较长，在长期使用中可以保持较好的稳定性。
五、电磁流量计的应用领域电磁流量计在各个领域中都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 化工领域：电磁流量计可以用于测量各种液体的流量，如酸碱液、溶剂等。
2. 石油领域：在石油勘探和开采过程中，电磁流量计可以用于测量原油、水和气体的流量。
3. 环保领域：电磁流量计可以用于污水处理厂和废水处理设备中的流量监测。
4. 食品行业：电磁流量计在食品加工过程中，可以用于测量各种液体和气体的流量，确保生产过程的稳定性和质量。
电磁流量计的基本原理分解资料讲解
（2） 直管段长度要求
为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上 游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其 它流量仪表相比要求较低。90º弯头、T形管、同 心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心 线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长 度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段 为（2～3）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到 传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下
低频方波励磁
直流励磁方式和交流励滋方式各有优 缺点，为了充分发挥它们的优点，尽量避 免它们的缺点，70年代以来，人们开始采 用低频方波励磁方式．它的励磁电流波形 如图所示，其频率通常为工频的1／4－l／ 10．
从图可见，在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场， 它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小．从 整个时间过程看，方波信号又是一个交变的信号， 所以它能克服直流励滋易产生的极化现象．因此， 低频方波励磁是一种比较好的励磁方式，目前已在 电磁流量计上广泛的应用．概括一下，它具有如下 几个优点： ①能避免交流磁场的正交电磁干扰； ②消除由分布电容引起的工频干扰； ③抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流； ④排除直流励磁的极化现象．
e＝BDu 式中,u为管道截面上的平均流速．由此可 得管道的体积流量为：
qv=Dπe/4B 由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和 测量管内径和测量管内径D成线性关系，与 磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参 数无关．这就是电磁流量计的测量原理． 要使公式严格成立，必须使测量条件满足 下列假定： ①磁场是均匀分布的恒定磁场； ②被测流体的流速轴对称分布； ③被测液体是非磁性的； ④被测液体的电导率均匀且各向同性。
（6） 接地
传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以 下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器 接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保 护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要 用较粗铜导线（16mm2）饶过传感器跨接管道两连 接法兰上，使阴极保护电流于传感器之间隔离。
回旋加速器、磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计
eU h I evB , 则U H Bdv Bd d neS
U H A B I
电解质中运动的 Na离子和Cl 离子受磁场力作用 均偏向b侧, 使b 侧离子浓度大于a 侧的离子浓度, 则 NaCl 水溶液中各处电势都相等.
五、质谱仪
1、构造： 粒子源 照相底片 U 加速电场
三、电磁流量计
1、用途：测量可导电流体（如污水）在管中的流量
（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。 2、模型：横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高 分别为图中的 a、b、c，两端与输送液体的管道相连 （图中虚线），上下两面是金属材料，前后两面是绝 缘材料。
b
c a
3、工作原理：
将流量计放在匀强磁场 B中,磁场方向垂直于前后两 面。当导电液体（正、负离子）流经该管道时，导体上下 表面带电，最终会达到稳定状态（此时上、下表面间的电 压即为电源的电动势）。 此后的导体流体将在管中做匀速运动，流过管内横截 面的流体的体积保持稳定。这时，就可测出：导电液体的 流量Q （单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。 B Q 的计算公式： Q = vS = v bc a c b
v0
1
v3
A’
A
A
（1）粒子每次进入狭缝都被电场加速： 交变电场的变化周期 = 粒子做圆周运动的周期。
（2）粒子的最大速度和最大动能：
2 m T电 场 Bq
粒子的最大半径rm = D形盒的半径：R
m vm R Bq
2 2
qBR vm m
2
A
’
v v v0
4
v3
A’
A
E最大
q B R 2m
电磁流量计高中物理公式
电磁流量计高中物理公式电磁流量计是一种常见的流量测量仪器，通过电磁力的作用原理来测量流体的流量。
在高中物理学习中，我们可能会接触到关于电磁流量计的一些基本原理和公式。
下面将介绍一些与电磁流量计相关的高中物理公式。
1. 电磁感应定律电磁流量计利用了电磁感应的原理来测量流体的流速。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
公式表达为：\[ \epsilon = - \frac {d \Phi} {dt} \]其中，\( \epsilon \) 为感应电动势，\( \Phi \) 为磁通量，\( t \) 为时间。
2. 洛伦兹力在电磁流量计中，流体携带带电粒子形成电流，而在磁场中运动的电流会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力与电流方向、磁场方向及大小有关。
公式表达为：\[ F = q \times v \times B \times \sin{\theta} \]其中，\( F \) 为洛伦兹力，\( q \) 为电荷量，\( v \) 为流速，\( B \) 为磁感应强度，\( \theta \) 为电流方向和磁场方向之间的夹角。
3. 磁场密度磁场密度是电磁流量计中的一个重要参数，它指示磁场的强度。
磁场密度的大小会影响洛伦兹力的大小，从而影响流体的流速测量结果。
公式表达为：\[ B = \frac {F} {q \times v \times \sin{\theta}} \]4. 磁感应强度磁感应强度是描述磁场强度的物理量，它与电流强度及磁场中的物质有关。
在电磁流量计中，磁感应强度会直接影响洛伦兹力的大小。
公式表达为：\[ B = \frac {\mu \times I} {2 \times \pi \times r} \]其中，\( \mu \) 为磁导率，\( I \) 为电流强度，\( r \) 为距离电流线圈的半径。
以上是一些与电磁流量计相关的高中物理公式，通过理解和应用这些公式，可以更好地理解电磁流量计的工作原理和测量方法。
高中物理解题模型详解(20套精讲)
= 1 mv2 − 0 2
物体 A 克服摩擦力做功，机械能转化为内能：
Wf
=
mg
⋅
g
(2
−µ 4
)t
2
+
L
−
m3g 2 8q 2 B 2
4、如图 1.05 所示，在水平地面上有一辆运动的平板小车， 车上固定一个盛水的杯子，杯子的直径为 R。当小车作匀加速运动 时，水面呈如图所示状态，左右液面的高度差为 h，则小车的加速 度方向指向如何？加速度的大小为多少？
（2）、加磁场之前，物体 A 做匀加速运动，据牛顿运动定律有：
mg sinθ + qE cosθ − Ff = ma 又FN + qE sinθ − mg cosθ = 0, Ff = µFN
解出 a = g(2 − µ) 2
A 沿斜面运动的距离为：
s = 1 at2 = g(2 − µ)t2
2
4
加上磁场后，受到洛伦兹力 F洛 = Bqv
C. 物体前 10s 内和后 10s 内加速度大小之比为 2：1
D. 物体所受水平恒力和摩擦力大小之比为 3：1
答案：ACD
三、斜面模型
1、相距为 20cm 的平行金属导轨倾斜放置，如图 1.03， 导轨所在平面与水平面的夹角为θ = 37° ，现在导轨上放一 质量为 330g 的金属棒 ab，它与导轨间动摩擦系数为 µ = 0.50 ，整个装置处于磁感应强度 B=2T 的竖直向上的匀 强磁场中，导轨所接电源电动势为 15V，内阻不计，滑动变 阻器的阻值可按要求进行调节，其他部分电阻不计，取 g = 10m / s 2 ，为保持金属棒 ab 处于静止状态，求：
解析：设以火车乙为参照物，则甲相对乙做初速为 (v1 − v2 ) 、加速度为 a 的匀减速运动。
高中物理电磁流量计工作原理
高中物理电磁流量计工作原理
电磁流量计是一种常用于工业领域的流量测量仪器，特别是在液体流量测量方
面有着广泛的应用。
其工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力原理。
电磁感应原理
根据法拉第电磁感应定律，当导体运动于磁场中时，会在导体两端产生感应电
动势。
在电磁流量计中，液体作为导体，可以视为运动的导体，采用的磁场是通过导体外部的电磁铁来产生的。
洛伦兹力原理
液体在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，这个力会使液体发生偏转，这
种偏转可以被探测到，从而实现流量的测量。
电磁流量计的结构
电磁流量计主要由电磁铁、测量电极、导电液体、流量传感器和信号处理器等
部分组成。
电磁铁产生磁场，流经导电液体时，液体中的电荷在磁场作用下会发生偏转，这一偏转的程度与液体的流速成正比。
工作原理解析
当导电液体流经电磁流量计时，在磁场的作用下产生感应电动势，从而形成电
磁感应流体动电势。
同时，液体受到洛伦兹力的作用，发生偏转，其大小和流速相关。
流经测量电极可以检测到偏转后的电压信号，并通过信号处理器进行处理，最终得到液体的流量值。
应用领域及优势劣势
电磁流量计可以广泛应用于化工、石油、制药、环保等领域，具有测量精度高、稳定性好、易于维护等优点。
但在测量非导电液体时存在一定的局限性，需要根据具体情况选择合适的流量计类型。
在实际应用中，电磁流量计的工作原理被广泛验证，并在流体测量领域有着重
要的地位。
通过合理使用和维护电磁流量计，可以有效地实现流体流量的精准测量和控制，为工业生产提供有力的支持。
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模型组合讲解——电磁流量计模型
张慧琨
［模型概述］
带电粒子在电磁场中运动时受到电场力、洛伦兹力有时还有考虑重力的作用，发生偏转或做直线运动，处理方法有很多共同的特点，同时在高考中也连年不断，实际应用有电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等，所以我们特设模型为“电磁流量计”模型。
［模型讲解］
例1. 图1是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab 两点间的电动势ε，就可以知道管中液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（s m /3）。
已知管的直径为D ，磁感应强度为B ，试推出Q 与ε的关系表达式。
图1
解析：a ，b 两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。
到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a ，b 两点的电势差达到稳定值ε，此
时，洛伦兹力和电场力平衡：qE qvB =，D
E ε=，DB
v ε=，圆管的横截面积2
4
1D
S π=故流量B
D
Sv Q 4πε=
=。
评点：①该题是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。
②联系宏观量I 和微观量的电流表达式nevS I =是一个很有用的公式。
例2. 磁流体发电是一种新型发电方式，图2和图3是其工作原理示意图。
图2中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为b a l 、、，前后两个侧面是绝缘体，下下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻L R 相连。
整个发电导管处于图3中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B ，方向如图所示。
发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。
由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。
发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。
设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离气体流速为0v ，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差p ∆维持恒定，求：
图2 图3
（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F 多大； （2）磁流体发电机的电动势E 的大小； （3）磁流体发电机发电导管的输入功率P 。
解析：（1）不存在磁场时，由力的平衡得p ab F ∆=。
（2）设磁场存在时的气体流速为v ，则磁流体发电机的电动势Bav E = 回路中的电流bl
a R Bav I L ρ+
=
电流I 受到的安培力bl
a R v a B F L ρ+
=
2
2安
设'F 为存在磁场时的摩擦阻力，依题意
'v v F
F =
，存在磁场时，由力的平衡得
'F F p ab +=∆安
根据上述各式解得)
(10
2
bl
a
R p b av B Bav
E L ρ+
∆+
=
（3）磁流体发电机发电导管的输入功率p abv P ∆= 由能量守恒定律得v F EI P '+=故：
)
(10
2
0bl
a
R p b av B p abv P L ρ+
∆+
∆=
［模型特征］
“电磁流量计”模型设计到两种情况：一种是粒子处于直线运动状态；另一种是曲线运动状态。
处于直线运动线索：合外力为0，粒子将做匀速直线运动或静止：当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动。
处于曲线运动状态线索：当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运
动；当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理。
所以分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条思路：
（1）力和运动的关系。
根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。
（2）功能关系。
根据场力及其他外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。
因此要熟悉各种力做功的特点。
［模型诠释］
速度选择器：路径不发生偏转的离子的条件是qE qvB =，即B
E v =
，能通过速度选择
器的带电粒子必是速度为该值的粒子，与它带多少电和电性、质量均无关。
图4
磁流体发电机（霍尔效应）：如图5所示的是磁流体发电机原理图，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上，在两极板上产生电势差。
设A 、B 平行金属板的面积为S ，相距L ，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，板间磁场的磁感应强度为B ，板外电阻为R ，当等离子气体匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。
此时离子受力平衡：
B
E v qE qvB =
=，，电动势BLv E =。
图5
电磁流量计：（略见例题）
［误区点拨］
处理带电粒子在场中的运动问题应注意是否考虑带电粒子的重力。
这要依据具体情况而定，质子、α粒子、离子等微观粒子，一般不考虑重力；液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子由题设条件决定，一般把装置在空间的方位介绍的很明确的，都应考虑重力。
在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。
若是直接看不出是否要考虑重力，根据题目的隐含条件来判断。
但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定再决定是否要考虑重力。
电场力可以对电荷做功，能改变电荷的功能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能。
［模型演练］
（2005年海淀区期末练习）如图6甲所示，一带电粒子以水平初速度0v （B
E v <
0）先
后进入方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向下，两个区域的宽度相同且紧邻在一起。
在带电粒子穿过电场和磁场的过程中（其所受重力忽略不计），电场和磁场对粒子所做的总功为1W ；若把电场和磁场正交重叠，如图6乙所示，粒子仍以初速度0v 穿过重叠场区，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，电场和磁场对粒子所做的总功为2W 。
比较1W 和2W ，有（ ）
A. 一定是21W W >
B. 一定是21W W =
C. 一定是21W W <
D. 可能是21W W <，也可能是21W W >
图6
答案：A 。