霍尔效应及其应用_章节学习

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题型：多选题

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多选题

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M、N作为电极，污水充满管口地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若污水中负离子较多，则N板比M板电势高

BM板电势一定高于N板的电势

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

正确答案

B,D

解析

解：A、根据左手定则，知负离子所受的洛伦兹力方向向下，则向下偏转，N板带负电，M板带正电，则N板的电势比M板电势低．故A错误，B正确．

C、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有：qvB=q，解得U=vBc，与离子浓度无关．故C错误．

D、v=，则流量Q=vbc=，则U=，与污水流量成正比．故D正确．

故选BD．

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题型：单选题

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单选题

北碚区嘉陵污水处理站的管道中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，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可测出污水流量Q（单位时间内流出的污水体积）．则下列说法正确的是（　　）

A前表面的电势一定高于后表面的电势

B若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零

C污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大

D流量Q越大，两个电极间的电压U越大

正确答案

D

解析

解：A、大量正负离子从左向右运动时，根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，知后表面的电势一定高于前表面的电势，则前后表面的电势差不为零，故AB错误．

C、最终离子受电场力和洛伦兹力平衡，有：qvB=q 得，v=．

Q=vS=vbc=bc=．知流量越大，两个电极间的电压U越大，与正负离子的数目无关．故C错误，D正确．

故选：D．

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题型：多选题

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多选题

利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（　　）

A上表面电势高

B下表面电势高

C该导体单位体积内的自由电子数为

D该导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

B,D

解析

解：A、电流方向水平向右，则自由电子的运动方向水平向左，根据左手定则，电子向上偏，上表面得到电子带负电，下表面失去电子带正电．所以下表面的电势高．故A错误，B正确．

C、电流的微观表达式为I=nevS，n表示单位体积内的电子数，S表示横截面积，则n=．最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡，有：，则v=．所以n=．故D正确，C错误．

故选BD．

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题型：简答题

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简答题

某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管（导管是环形的，图中只画出其中一部分）水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与导管垂直．让电流I按如图方向横穿过液态钠且电流方向与B垂直．设导管截面高为a，宽为b，导管有长为L的一部分置于磁场中．由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子向前推进．整个系统是完全密封的．只有金属钠本身在其中流动，其余的部件都是固定不动的．

（1）在图上标出液态钠受磁场驱动力的方向．

（2）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式．

（3）设液态钠中每个自由电荷所带电量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数为n，求在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率v0．

正确答案

解：（1）根据左手定则知，方向垂直BI平面向里．

（2）液态钠在在磁场中受到安培力F=BIa

安培力作用的面积为S=ab

（3）由I=

Q=nqbLa

因为a=v0t．

代入解得I=nqbLv0

．

答：（1）液态钠受磁场驱动力的方向垂直BI平面向里．

（2）导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式为．

（3）在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．

解析

解：（1）根据左手定则知，方向垂直BI平面向里．

（2）液态钠在在磁场中受到安培力F=BIa

安培力作用的面积为S=ab

（3）由I=

Q=nqbLa

因为a=v0t．

代入解得I=nqbLv0

．

答：（1）液态钠受磁场驱动力的方向垂直BI平面向里．

（2）导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式为．

（3）在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．

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题型：单选题

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单选题

为检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电磁流量计．如图所示，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电极（图中未画出）．当污水布满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示两个电极间的电压U．下列说法中正确的是（　　）

A前侧的金属板为正极，后侧的金属板为负极

B污水中的正、负离子含量越多，电极间的电压U越高

C污水的流动速度为

D污水的流量为

正确答案

D

解析

解：A、正负离子向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏．所以前表面比后表面电势低．故A错误．

BC、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有qE=qvB，即=vB．那么v=，

而污水流量Q=vbc=bc=，可知Q与U成正比，与a、b无关，故BC错误．

D、根据公式Q=，则U=，电压表的示数与磁感应强度、流量Q以及流量计的高有关，与离子浓度无关．故D正确．

故选：D．

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