- 霍尔效应及其应用
- 共370题
两块面积为S的平行板,彼此相距l,板间通入已电离的气流,气流速度为v,两板间存在一磁感强度为B的磁场,磁场方向与气流垂直,如图所示.把两板与外电阻R连接起来,在磁场力作用下,气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流,这个装置就是磁流体发电机.设气体的导电率(电阻率的例数)为δ,流过外电阻R的电流强度I应等于______.
正确答案
解析
解:根据左手定则知正电荷向上偏,负电荷向下偏,上极板带正电,下极板带负电,所以流过外电阻R的电流方向为上→R→下.最终电荷处于平衡有:qvB=q,解得电动势E=Bdv.
内电阻r=ρ=
,
根据闭合电路欧姆定律有:I==
.
故答案为:.
图1是电磁流量计的原理示意图,在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域,当管中的导电液体流过此磁场区域时,测出管壁上的a、b两点间的电势差E,就可以知道管中液体的流量Q-单位时间内流过液体的体积(m3/s).如图2中,已知管的直径为d,磁感应强度为B,试推导出Q与E的关系式.
正确答案
解:
洛伦兹力F洛=Bvq;
电场力 F电=;
当电压稳定时,F洛=F电;
又因为流量Q=Sv
S=
上式联立解得:
答:Q与E的关系式为.
解析
解:
洛伦兹力F洛=Bvq;
电场力 F电=;
当电压稳定时,F洛=F电;
又因为流量Q=Sv
S=
上式联立解得:
答:Q与E的关系式为.
磁流体发电机是一项新兴的技术,它可以将内能直接转化为电能.图为其示意图.平行金属板A、B间有一个很强的磁场,将一束等离子体(高温下电离的气体,含有大量的正、负带电粒子)喷入磁场,A、B间便产生电压.如果把A、B和用电器连接,A、B就是直流电源的两极.图中的______板是发电机的正极;若A、B间的宽度为a,A、B的板宽为b,板间的磁场为匀强磁场,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,该发电机的电动势为______.
正确答案
B
Bav
解析
解:根据左手定则,正电荷向下偏转,所以B板带正电,为直流电源的正极.
最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:qvB=q,解得E=Bav.
故答案为:B,Bav.
如图所示是磁流体发电机的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,整体呈中性)喷射入磁场,磁场中有两块平行金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.
(1)若已知磁感应强度的大小为B,金属板A、B的距离为d,离子进入磁场时的速度为v,则发电机能产生的最大电动势为多少?
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向如何?
正确答案
解:(1)洛伦兹力和附加电场的电场力平衡,故:
qvB=q
解得:
Um=Bdv;
(2)大量带正电和带负电的微粒射入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集的B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故A板相当于电源的负极,B板相当于电源的正极,所以通过电阻R的电流由下→上;
答:(1)则发电机能产生的最大电动势为Bdv;
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向由下向上.
解析
解:(1)洛伦兹力和附加电场的电场力平衡,故:
qvB=q
解得:
Um=Bdv;
(2)大量带正电和带负电的微粒射入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集的B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故A板相当于电源的负极,B板相当于电源的正极,所以通过电阻R的电流由下→上;
答:(1)则发电机能产生的最大电动势为Bdv;
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向由下向上.
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,这两个电极与定值电阻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.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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A正确;
B、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,故电流向上经过电源,向下经过电阻,故B错误;
C、根据平衡有:qvB=q,解得电源的电动势E=Bdv,故C正确;
D、由于气体有电阻,故R的功率不等于,故D错误;
故选AC.
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