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题型: 多选题
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多选题

(2011•冀州市校级模拟)为监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方向向下的匀强磁场,在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表V相连.含有正、负离子的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.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前表面比后表面电势低

B前表面比后表面电势高

C污水中正、负离子浓度越高电压表的示数将越大

D两极间的电压与污水流量Q成正比

正确答案

A,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正确、B错误.

    C、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡,有qE=qvB,即=Bv,而污水流量Q=vbc==,则U=可知Q与U成正比,与离子浓度无关,故C错误故D正确;

故选:AD.

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题型:简答题
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简答题

在研究某些物理问题时,有很多物理量难以直接测量,我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应,把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量.

(1)在利用如图1所示的装置探究影响电荷间相互作用力的因素时,我们可以通过绝缘细线与竖直方向的夹角来判断电荷之间相互作用力的大小.如果A、B两个带电体在同一水平面内,B的质量为m,细线与竖直方向夹角为θ,求A、B之间相互作用力的大小.

(2)金属导体板垂直置于匀强磁场中,当电流通过导体板时,外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成电场,该电场对运动的电子有静电力的作用,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差,这种现象称为霍尔效应.利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度.

如图2所示,若磁场方向与金属导体板的前后表面垂直,通过如图所示的电流I,可测得导体板上、下表面之间的电势差为U,且下表面电势高.已知导体板的长、宽、高分别为a、b、c,电子的电荷量为e,导体中单位体积内的自由电子数为n.求:

a、导体中电子定向运动的平均速率v;

b、磁感应强度B的大小和方向.

正确答案

解:对B球受力分析,它受重力、拉力与库仑力,如图所示,根据力的平行四边形定则,将F与G进行合成,

结合三角知识,则有:F=mgtanθ,

根据平衡条件,可知,A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ,

(2)a.因为I===nevbc

所以v=

b.电子通过金属板,电子受到的电场力与洛伦兹力大小相等,方向相反,

则:eE=Bev    

因 E=

所以B=

根据左手定则可得:磁场的方向为垂直于前后表面向里;

答:(1)A、B之间相互作用力的大小mgtanθ;

(2)a、导体中电子定向运动的平均速率

b、磁感应强度B的大小和方向为垂直于前后表面向里.

解析

解:对B球受力分析,它受重力、拉力与库仑力,如图所示,根据力的平行四边形定则,将F与G进行合成,

结合三角知识,则有:F=mgtanθ,

根据平衡条件,可知,A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ,

(2)a.因为I===nevbc

所以v=

b.电子通过金属板,电子受到的电场力与洛伦兹力大小相等,方向相反,

则:eE=Bev    

因 E=

所以B=

根据左手定则可得:磁场的方向为垂直于前后表面向里;

答:(1)A、B之间相互作用力的大小mgtanθ;

(2)a、导体中电子定向运动的平均速率

b、磁感应强度B的大小和方向为垂直于前后表面向里.

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题型:简答题
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简答题

磁流体发电是一项新兴技术,它可以把物体的内能直接转化为电能,如图所示,平行金属板A、B之间相距为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沿垂直于B的方向射入磁场,金属板A、B是边长为a的正方形,等离子体的电阻率为ρ,外接电阻R.求:

(1)发电机的电动势;

(2)电阻R上的电流;

(3)要使等离子体能进入磁场所需的外力.

正确答案

解:(1)最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:qvB=q,得发电机的电动势 E=Bdv;

(2)内阻:,外电阻R;

根据闭合电路欧姆定律有:I=

通过电阻R的电流大小为:

(3)等离子体能进入磁场所需的外力,等于安培力大小,则有:F=

因此外力F=

答:(1)发电机的电动势Bdv;

(2)电阻R上的电流

(3)要使等离子体能进入磁场所需的外力

解析

解:(1)最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:qvB=q,得发电机的电动势 E=Bdv;

(2)内阻:,外电阻R;

根据闭合电路欧姆定律有:I=

通过电阻R的电流大小为:

(3)等离子体能进入磁场所需的外力,等于安培力大小,则有:F=

因此外力F=

答:(1)发电机的电动势Bdv;

(2)电阻R上的电流

(3)要使等离子体能进入磁场所需的外力

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题型:填空题
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填空题

“大洋一号”是我国首次组织的横跨三大洋的远洋考察船,在航行过程中,海洋工作者可以根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测定海水的速度.假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=0.5×10-4T,水流是南北流向,如图所示,将两个电极竖直插入此处海水中,且保持两极极板平行于水流方向.若两电极距离L=10m,与两电极相连的灵敏电压表读数U=0.2mV,则海水的流速大小为______m/s.

正确答案

0.4

解析

解:海水中的电荷受到电场力和洛伦兹力平衡,有:qvB=q

解得v=

故答案为:0.4m/s

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题型: 多选题
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多选题

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),将传感器固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I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轴方向上的上、下表面的电势差U也不同.则(  )

A磁感应强度B越大,上、下表面的电势差U越大

Bk越大,传感器灵敏度()越高

C若图中霍尔元件是电子导电,则下板电势高

D电流I取值越大,上、下表面的电势差U越小

正确答案

A,B

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,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A正确,D错误.

    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AB.

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