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题型: 多选题
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多选题

如图所示,金属板放在垂直于它的匀强磁场中,当金属板中有电流通过时,在金属板的上表面A和下表面A′之间会出现电势差,这种现象称为霍尔效应.若匀强磁场的磁感应强度为B,金属板宽度为h、厚度为d,通有电流I,稳定状态时,上、下表面之间的电势差大小为U.已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv.则下列说法中正确的是(  )

A在上、下表面形成电势差的过程中,电子受到的洛仑兹力方向向上

B达到稳定状态时,金属板上表面A的电势高于下表面A′的电势

C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

D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

正确答案

A,D

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.

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单选题

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作为电极.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U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中正确的是(  )

A若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高

B若污水中负离子较多,则前表面比后表面电势高

C污水流量Q与U成正比,与a、b无关

D污水中离子浓度越高电压表的示数将越大

正确答案

C

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、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.而污水流量Q=vbc=,可知Q与U成正比,与a、b无关.故C正确.

    D、Q=,则,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错误.

故选C.

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单选题

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(  )

A电势差UCD仅与材料有关

B若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差UCD>0

C仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大

D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平

正确答案

C

解析

解:ABC、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错误,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.

故选:C.

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多选题

如图所示,宽为d、高为h的长方体金属块处于磁感应强度为B匀强磁场中,磁场方向垂直金属块前后表面,金属块单位体积内的自由电子数为n,当金属块内通有水平向右的电流I时(  )

A金属块下表面电势比上表面电势高

B金属块下表面电势比上表面电势低

C金属块上下表面的电势差为

D金属块上下表面的电势差为

正确答案

A,C

解析

解:A、根据左手定则知,电子向上表面偏转,则上表面带负电,下表面带正电,即金属块下表面的电势比上表面电势高.故A正确,B错误.

C、根据I=nevS=nevdh,解得v=,根据得,金属块上下表面的电势差.故C正确,D错误.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,宽度为d,厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过该导体时,在导体的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应,实验表明:当磁场不太强时,上下表面的电势差U,电流I和B的关系为:U=K,式中的比例系数K称为霍尔系数.设载流子的电量为q,下列说法正确的是(  )

A载流子所受静电力的大小F=q

B导体上表面的电势一定大于下表面的电势

C霍尔系数为k=,其中n为导体单位长度上的载流子数

D载流子所受洛伦兹力的大小f=,其中n为导体单位体积内的载流子数

正确答案

D

解析

解:A、静电力大小应为:F=q,故A错误;

B、洛伦兹力向上,但载流子的电性是不确定的,故无法判断上表面的电性,故无法比较上下表面的电势高低,故B错误;

C、对于载流子,静电力和洛伦兹力平衡,故:

qvB=q电流微观表达式为:

I=nqSv

故:U=Bhv=

由于S=hd,故U==K,故k=,其中n为导体单位体积上的电荷数,故C错误;

D、载流子所受洛伦兹力的大小f=qvB,其中v==,可得f=,其中n为导体单位体积上的电荷数,故D正确;

故选:D.

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