- 霍尔效应及其应用
- 共370题
医生在做手术时,需从血库里取血,为避免感染,都是利用电磁泵从血库里向外抽.如图为一个电磁泵的结构图,长方形导管的左右表面绝缘,上下表面为导体,管长为a,内壁高为b,宽为L,且内壁光滑.将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中,由于充满导管的血浆中带有正负离子,将上下表面和电源接通,电路中会形成大小为I的电流,导管的前后两侧便会产生压强差p,从而将血浆抽出.其中v为血液流动方向.若血浆的电阻率为ρ,所加电源的电动势为E,内阻为r,匀强磁场的磁感应强度为B,则( )
正确答案
解析
解:A、由电阻定律得,管中血浆的电阻为R=ρ,故A正确;
B、垂直与磁场的电流长度为b,因此电流受到的安培力为F=BIb,故B错误,C正确;
D、血浆匀速流动,安培力等于两侧血浆压力差,即BIb=PLb,得P=,故D正确;
故选:ACD.
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面向下,通入图示EF方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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.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U=
.故A错误,B、C正确.
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错误.
本题选择错误的,故选:AD.
如图所示宽度为h、厚度为d的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差,这种现象叫霍尔效应.那么金属板上侧面A电势______下侧面电势(填高于或低于),若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=______.
正确答案
低于
解析
解:根据左手定则,电子向上偏,所以上侧面得到电子带负电,下侧面失去电子带正电,则金属板上侧面A电势低于下侧面的电势.
电子最终达到平衡,有.则U=vBd.电流的微观表达式I=nevS=nevhd.则v=
,代入得,
.故答案为:低于,
.
将一长方形铝板放在水平绝缘桌面上,上下面的高度为h,前后表面的厚度为d,在铝板所在的空间加上一垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,在铝板的左右表面加一电压,使其形成水平向右的电流I,稳定时,若在上下表面间接一电压表,其读数为U,则( )
正确答案
解析
解:A、B、电流向右、磁场向内,根据左手定则,安培力向上;电流是电子的定向移动形成的,故洛伦兹力也向上;故上极板聚集负电荷,下极板带正电荷,故下极板电势较高;故A正确;B错误;
C、D、电子最终达到平衡,有:
evB=e 则:U=vBh
电流的微观表达式:
I=nevS=nevhd
则:v=,代入得:
U=
Bh=∝
只将金属板的厚度d减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为2U,故C错误;
只将电流I减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为,故D正确.
故选:AD.
如图所示,长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,两极间距为d,极板面积为S,这两个电极与可变电阻R相连.在垂直前后侧面的方向上,有一匀强磁场,磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体,气体以速度v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的作用,将产生大小不变的电动势.若不计气体流动时的阻力,由以上条件可推导出( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,正电荷受到的洛伦兹力方向向上,负电荷受到的洛伦兹力向下,下极板电势低,故A错误;
B、根据平衡有:qvB=q,解得电源的电动势E=Bdv,故B正确;
C、运动的电离气体,受到磁场的作用,将产生大小不变的电动势,相当于电源,其内阻为r=ρ,故C正确;
D、根据闭合电路欧姆定律,及功率表达式,故R的功率P=I2R==
R,故D正确;
故选:BCD.
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