- 霍尔效应及其应用
- 共370题
如图所示,宽y、厚x的矩形铜块,放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,B垂直铜块表面,铜块中通有沿块长方向的恒定电流I,测得a、b间电压为U,已知基本电荷为e,则( )
正确答案
解析
解:AB、根据左手定则,电子向下表面偏转,则上表面带正电,下表面带负电,所以上表面比下表面电势高.故A正确,B错误;
C、电流的微观表达式为I=nevS=nevxy由v=,联立解得n=
.故C正确;
D、最终自由电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:evB=e得:v=
,D正确;
故选:ACD.
磁强计是测量磁感应强度的仪器,磁强计中有一块导体,如图所示.导体中通有沿x轴正方向的电流I,且单位体积内的自由电子数位n,电子的电荷量为e,被测匀强磁场沿z轴正方向,稳定时,测得PQ两面电势差为U,则( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则知,电子向左侧偏转,则导体侧面P电势较低,侧面Q电势高,故A正确,B错误.
C、自由电子做定向移动,视为匀速运动,速度设为v,有I=nebdv
电子受电场力和洛伦兹力平衡,有e=Bev
联立以上两式,解得:B= 故C错误,D正确;
故选:AD.
目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示.设想在相距为d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过电键和灯泡相连,将气体加热到使之高度电离.由于正负电荷一样多,且带电量均为q,故称为等离子体.将其以速度v喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能.试问:
(1)图中哪个极板是发电机的正极?
(2)发电机的电动势多大?
(3)设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子,等离子体流的截面积为S,则发电机的最大功率多大?
正确答案
解:(1)左手定则知正离子向上偏转,所以甲带正电,
(2)开关断开时,两板间电压稳定时满足:qvB=qE=q,所以U=Bdv,则发电机的电动势E=Bdv,
(3)等离子体流的速度为v,则单位时间内喷入等离子体的长度为v,体积为vs,则电荷量为:vsnq,
电流I==
=nqsv,则功率P=EI=Bdv×nqsv=nBdqsv2
故答案为:(1)甲(2)Bdv(3)nBdqsv2.
解析
解:(1)左手定则知正离子向上偏转,所以甲带正电,
(2)开关断开时,两板间电压稳定时满足:qvB=qE=q,所以U=Bdv,则发电机的电动势E=Bdv,
(3)等离子体流的速度为v,则单位时间内喷入等离子体的长度为v,体积为vs,则电荷量为:vsnq,
电流I==
=nqsv,则功率P=EI=Bdv×nqsv=nBdqsv2
故答案为:(1)甲(2)Bdv(3)nBdqsv2.
如图,为探讨霍尔效应,取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体,給金属导体加与侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、如图,电流方向向右,电子定向移动方向向左,根据左手定则判断可知,电子所受的洛伦兹力方向:向上,则M积累了电子,MN之间产生向上的电场,所以M板比N板电势低.故A正确.
B、电子定向移动相当长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势,电压表的读数U等于感应电动势E,则有U=E=Bdv,可见,电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关.故B错误.
C、由U=E=Bdv,得自由电子定向移动的速度为v=.故C错误.
D、电流的微观表达式是I=nevS,则导体单位体积内的自由电子数n=,S=db,v=
,代入得n=
.故D错误.
故选:A.
目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的原理:将一束等离子体喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,以下说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时,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B板相当于电源的正极,A板相当于电源的负极,所以通过电阻R的电流从下到上,故A正确,B错误.
C、D、当粒子受力平衡时,洛伦兹力与电场力相等,即:qvB=qE=,增大射入速度或增大磁感应强度都可以使UAB增大.故CD正确.
本题选择不正确的,故选:B.
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