- 霍尔效应及其应用
- 共370题
(2015秋•天津校级期末)磁流体发电是一项新兴技术,如图所示.平行金属板A、B之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,A、B和用电器连接,A、B就是一个直流电源的两个电极.
图中A、B板哪一个是电源的正极?______(填写“A”或“B”),若A、B两板相距为d,板间的磁场按匀强磁场处理,磁感应强度为B,等离子体以速度v,出之于B的方向射入磁场,这个发电机的电动势是______.
正确答案
B
Bdv
解析
解:根据左手定则知正电荷向下偏,负电荷向上偏,上极板带负电,下极板带正电,即B极带正电;
最终电荷处于平衡有:qvB=q,解得:电动势E=Bdv.
故答案为:B,Bdv.
如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一UH个霍尔元件d、k为定值,如果保持电流I恒定,则可以验证UH随B的变化情况.以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,evB=得:UH=vBL,则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,B增大,则UH将变大.故A正确.
B、C、地球赤道上方的地磁场方向水平,两极上方的磁场方向竖直;在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直,在测量两极磁场强弱时,霍尔元件的工作面应水平.故B正确,C错误.
D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,需将磁场进行分解,在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小,则UH将发生变化.故D正确.
故选:ABD.
利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域,如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作而向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据CD间存在电势差,之间就存在电场,电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有q=qvB,I=nqvS=nqvbc,则UCD=
,n由材料决定,故U与材料有关;U还与厚度c成反比,与宽b无关,同时还与磁场B与电流I有关,故A错误、C也错误.
B、根据左手定则,电子向C侧面偏转,C表面带负电,D表面带正电,所以D表面的电势高,则UCD<0.故B错误.
D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,应将元件的工作面保持竖直,让磁场垂直通过.故D正确.
故选:D.
如图是磁流体发电机的示意图,在间距为d的平行金属板A,C间,存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与滑动变阻器相连,变阻器接入电路的电阻为R.等离子体连续以速度v平行于两金属板垂直射入磁场,理想电流表A的读数为I,发电机内阻为r,则( )
正确答案
解析
解:A、根据qvB=q得,E=Bdv.则路端电压为U=Bdv-Ir,故A正确.
B、根据功率表达式,发电机的内电阻消耗的电功率为I2r.故B错误.
C、发电机的效率η==
.故C正确.
D、变阻器触头P向上滑动时,总电阻减小,则总电流增加,单位时间内流过的电荷数增大,则单位时间内到达金属板A、C的等离子体数目增大.故D错误.
故选:AC.
霍尔式位移传感器的测量原理是:如图所示,有一个沿z轴方向的磁场,磁感应强度B=B0+kz(B0,k均为常数),将将传感器固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流不变(方向如图中箭头所示).当物体沿z轴方向移动时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上下表面的电势差U也不同,则( )
正确答案
解析
解:A、最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,
设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有q=qvB,电流的微观表达式为I=nqvS=nqvbc,所以U=
.B越大,上、下表面的电势差U越大.电流越大,上、下表面的电势差U越大.故AD正确.
B、k越大,根据磁感应强度B=B0+kz,知B随z的变化越大,根据U=.知,U随z的变化越大,即传感器灵敏度(
)越高.故B正确.
C、霍尔元件中移动的是自由电子,根据左手定则,电子向下表面偏转,所以上表面电势高.故C错误.
故选:ABD.
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