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2024 高考物理二轮复习 80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型54 电磁流量计和磁流体发电模型
最新高考题
1.（2021高考河北物理）如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感
应强度大小为 ，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑
平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为 ，导轨平面与水
平面夹角为 ，两导轨分别与P、Q相连。质量为m、电阻为R的金属棒 垂直导轨放置，
恰好静止。重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说
法正确的是（ ）
A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，
B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，
C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，
D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，
2. （2018年11月浙江选考物理）磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为 v的等离子
体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的
两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻 R连接，上、下板就是一个直流
电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ。忽略边缘效应，下列判断正确的是
第10题图
Bdvab
A. 上板为正极，电流I=
Rab+ρd
Bvad2
B. 上板为负极，电流I=
Rab+ρb
Bdvab
C. 下板为正极，电流I=
Rab+ρd
Bvad2
D. 下板为负极，电流I=
Rab+ρb
E Bdvab
I= = 3．(2018·4月浙江选考)压力波测量仪可将待测压力波转换为电压
R+r Rab+ρd
信号，其原理如图1所示．压力波p(t)进入弹性盒后，通过与铰链O相连的“ ”形轻杆
L，驱动杆端头A处的微型霍尔片在磁场中沿x轴方向做微小振动，其位移x与压力p成正
比(x＝αp，α>0)．霍尔片的放大图如图2所示，它由长×宽×厚＝a×b×d、单位体积内自
由电子数为n的N形半导体制成．磁场方向垂直于x轴向上，磁感应强度大小为B＝B(1－
0
β|x|)，β>0.无压力波输入时，霍尔片静止在x＝0处，此时给霍尔片通以沿C C 方向的电流
1 2
I，则在侧面上D 、D 两点间产生霍尔电压U.
1 2 0
(1)指出D 、D 两点哪点电势高；
1 2
(2)推导出U 与I、B 之间的关系式(提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系
0 0
为I＝nevbd，其中e为电子电荷量)；
(3)弹性盒中输入压力波p(t)，霍尔片中通以相同电流，测得霍尔电压U 随时间t变化
H
图象如图3.忽略霍尔片在磁场中运动产生的电动势和阻尼，求压力波的振幅和频率．(结果
用U、U、t、α及β表示)
0 1 0：
最新模拟题
1. （2023广东深圳二模）6．我国科研人员采用全新发电方式——“爆炸发电”，以满足
高耗能武器的连续发射需求。其原理如图所示，爆炸将惰性气体转化为高速等离子体，射
入磁流体动力学发生器，发生器的前后有两强磁极N和S，使得上下有两金属电极之间产
生足够高电压，下列说法正确的是（ ）
A．上极板电势比下极板电势低
B．仅使L增大，两金属电极间的电动势会变大
C．仅使d增大，两金属电极间的电动势会变大
D．仅使b增大，两金属电极间的电动势会变大
2.（2022河北石家庄二中模拟）磁流体发电机，又叫等离子体发电机，图中的燃烧室在
3000K的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管
加速后以1000m/s的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于纸面向内的匀强磁场，磁
感应强度B=6T等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm，宽
b=20cm，高d=20cm，等高速等高子体离子体的电阻率ρ=2Ω·m。则以下判断中正确的是（
）A. 因正离子带电量未知，故发电机的电动势不能确定
B. 图中外接电阻R两端的电压为1200V
C. 当外接电阻R=8Ω时，发电机的效率最高
D. 当外接电阻R=4Ω时，发电机输出功率最大
3. (2022山东济南重点高中质检)利用海流发电的磁流体发电机原理示意图如图所示，矩形
发电管道水平东西放置，整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。
其上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S
和定值电阻R相连。已知发电管道长为L、宽为d、高为h，海水在发电管道内以恒定速率
v朝正东方向流动。发电管道内的海水在垂直流动方向的电阻为r，海水在管道内流动时受
到的摩擦阻力大小恒为f，不计地磁场的影响，则（ ）
A. N侧的电势高
B. 开关S断开时，M、N两端的电压为Bdv
C. 开关S闭合时，发电管道进、出口两端压力差
D. 开关S闭合时，电阻R上的功率为
4.（2022北京朝阳区高三下质量检测一）1．为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排
污管末端安装了流量计（流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积）。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后面向
里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，含有
大量的正、负离子的污水充满管道，从左向右匀速流动，测得M、N间电压为U。由于污
水流过管道时受到阻力f的作用，左、右两侧管口需要维持一定的压强差。已知沿流速方
向长度为L、流速为v的污水，受到的阻力 （k为比例系数）。下列说法正确的是（
）
A．污水的流量
B．金属板 的电势低于金属板 的电势
C．电压 与污水中的离子浓度有关
D．左、右两侧管口的压强差为
5．.如图所示是某化工厂测量污水排放量的设计图,在排污管末端安装流量计,该装置由绝缘
材料制成,长、宽、高分别为 ,左、右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强
度为B的匀强磁场,在上、下两个面的内侧固定有金属板 作为电极,污水充满管道从
左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U,若用Q表示污水流量(单位时间内
流出的污水体积),下列说法中正确的是( )
A.M板的电势一定低于N板的电势
B.污水流动的速度越大,电压表的示数越大
C.污水中离子浓度越高,电压表的示数越大
D.电压表的示数U与污水流量Q成正比
6. （2022北京西城期末） 如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有
电势差U。忽略离子重力影响，则（ ）
A. M点的电势高于N点
B. N点的电势高于M点
C. 管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大
D. 管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差U越大
7. (2023北京海淀二模)如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内
载流子数密度为n，沿 方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向
沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（
）
为
A. 若载流子 负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为8.（2023湖南怀化二模） 如图甲所示为利用霍尔元件制作的位移传感器。将霍尔元件置于
两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体正中间，以中间位置为坐标原点建立如图乙
所示的空间坐标系。当霍尔元件沿 轴方向移动到不同位置时，将产生不同的霍尔电压
U，通过测量电压U 就可以知道位移 。已知沿 轴方向磁感应强度大小 （ 为常
数，且 >0），电流 I沿 方向大小不变。该传感器灵敏度 ，要使该传感器的灵敏
度变大，下列措施可行的是（ ）
A. 把霍尔元件沿 方向的厚度变小
B. 把霍尔元件沿 方向的高度变大
C. 把霍尔元件沿 方向的长度变大
D. 把霍尔元件沿 方向的高度变小
9. （2023浙江杭州高二期末）如图所示，厚度为h和宽度为d的金属板，放在磁感应强度
大小为B，方向垂直于前后面的匀强磁场中，当金属板内通过垂直于左右表面的电流时，
在金属板的上表面A和下表面A＇之间会产生一定的电势差U ，这种现象称为霍尔效应。
H
已知电流大小为I，该金属板单位体积内自由电子的个数为n。下列说法正确的是（ ）
A. 仅减小d能增大U
H
B. 仅减小h能增大U
H
C. 下表面A＇的电势低于上表面A的电势
D. 测量某空间的磁场时，U 不受金属板摆放方向的影响
H。
10. （2023辽宁本溪期中）霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中。
长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c，以长方体三边为坐标轴建立坐标系xyz，如图所
示。半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由
移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p。当半导体材料通有沿 方向
的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一沿 方向的匀强磁场，磁感应强度大小为
B，于是在z方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E，沿
方向，不计载流子的重力。则关于这种霍尔材料认识正确的是（ ）
A. 刚加磁场瞬间，两种载流子在z方向上受到的洛伦兹力方向相反
B. 建立稳定霍尔电场后两种载流子在z方向形成的电流大小相等、方向相反
C. 建立稳定霍尔电场后两种载流子在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力方向相同
D. 若自由电子定向移动在沿 方向上形成的电流为 ，自由电子在z方向上受到的洛伦
滋力和霍尔电场力合力大小为
11. （2023浙江台州二模） 笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开
屏变亮，合屏熄灭。图乙为一块利用自由电子导电，长、宽、高分别为a、b、c的霍尔元
件，电流方向向右。当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件
前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。则元件的（ ）
A. 合屏过程中，前表面的电势比后表面的低B. 开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C. 若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
的
D. 开、合屏过程中，前、后表面间 电压U与b无关
12．（2023河北邢台期末）霍尔元件广泛应用于生产生活中，有的电动自行车上控制速度
的转动把手就应用了霍尔元件，这种转动把手称为“霍尔转把”。“霍尔转把”内部有永
久磁铁和霍尔器件等，截面如图。开启电动自行车的电源时，在霍尔器件的上下面之间就
有一个恒定电流I，如图。将“霍尔转把”旋转，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔器件上
的磁场就发生变化，霍尔器件就能输出变化的电势差U。这个电势差是控制车速的，电势
差与车速的关系如图。以下叙述正确的是（ ）
A．若霍尔元件的自由电荷是自由电子，则 端的电势高于 端的电势
B．若改变霍尔器件上下面之间的恒定电流I的方向，将影响车速控制
C．其他条件不变，仅增大恒定电流I，可使电动自行车更容易获得最大速度
D．按第一张图顺时针均匀转动把手，车速减小
