霍尔效应及其应用_章节学习

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题型：单选题

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单选题

为了测量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，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，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．若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是（　　）

A若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高

B前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关

C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D污水流量Q与电压U成正比，与a、b有关

正确答案

B

解析

解：A、正负离子流动时，根据左手定则，正离子洛伦兹力，向后表面偏转，所以后表面上带正电荷，前表面上带负电荷，前表面电势比后表面低．故A错误，B正确．

C、最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有，流量Q=vS=vbc，所以U=．与离子浓度无关．故C错误．

D、Q=，知污水流量Q与电压成正比，与a、b无关．故D错误．

故选B．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，磁流体发电机的极板相距d，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场B．外电路中可变负载电阻R用导线与极板相连．电离气体以速率V，沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r，试求此发电机的输出功率为多大？

正确答案

解：电键S断开时，极板的电压即路端电压等于电动势，电荷的洛伦兹力和电场力平衡，故：

Bqv=q

则电动势为：

E=Bvd

电键S闭合后，根据闭合电路欧姆定律，干路电流为：

I=

故输出功率为：

P=I2R=（）2R=

答：此发电机的输出功率为．

解析

解：电键S断开时，极板的电压即路端电压等于电动势，电荷的洛伦兹力和电场力平衡，故：

Bqv=q

则电动势为：

E=Bvd

电键S闭合后，根据闭合电路欧姆定律，干路电流为：

I=

故输出功率为：

P=I2R=（）2R=

答：此发电机的输出功率为．

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题型：简答题

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简答题

将一束一价的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的带正电和负电的微粒，而整体呈中性），以速度v连续喷入处在匀强磁场中的两平行金属板间，已知v的方向与板面平行而与磁场垂直，板间距离为d．接在两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，如图所示，则等离子体的喷射速度为______；M板与N板电势高的是______．

正确答案

解：由左手定则知正离子向上偏转，所以M带正电，M板相当于电源的正极，则N极的电势高；

两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以v=；

故答案为：；M板．

解析

解：由左手定则知正离子向上偏转，所以M带正电，M板相当于电源的正极，则N极的电势高；

两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以v=；

故答案为：；M板．

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题型：多选题

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多选题

当前世界关注的两大热点是能源与环保．为了测量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为B的匀强磁场，在前后两面内侧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．若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），ρ表示污水的电阻率，下列说法中正确的是（　　）

A前表面的电势一定低于后表面的电势，与污水中正、负离子哪种多无关

B污水流量Q与U成正比，与a、b有关

C将电压表的示数乘以后，刻在相应位置即可改为流量表

D若将前后表面用一根无阻导线连接，则导线中电流可达到

正确答案

A,C,D

解析

解：A、正负电荷从左向右移动，根据左手定则，正电荷所受的洛伦兹力指向后表面，负电荷所受的洛伦兹力指向前表面，所以后表面电极的电势比前表面电极电势高．

最终稳定时，电荷受洛伦兹力和电场力平衡，有qvB=q，U=Bbv，电压表的示数U与v成正比，可知，电势的高低与哪种离子多少无关，故A正确；

B、污水的流量Q=vS=vbc=bc=．与电压表的示数U成正比，与a、b无关，故B错误．

C、由B选项分析，当将电压表的示数乘以后，刻在相应位置即可改为流量表，故C正确．

D、当将前后表面用一根无阻导线连接，根据闭合电路欧姆定律，则有I==，故D正确．

故选：ACD．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差为U，电流I和B的关系为U=k，式中的比例系数k称为霍尔系数．

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．

设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：

（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势______下侧面A的电势（填高于、低于或等于）．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为______．

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为______．

正确答案

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以上侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为：F洛=eBv．

（3）电子所受静电力的大小为：F静=eE=e

故答案为：（1）低于；（2）eBv；（3）e．

解析

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以上侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为：F洛=eBv．

（3）电子所受静电力的大小为：F静=eE=e

故答案为：（1）低于；（2）eBv；（3）e．

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正确答案

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