- 霍尔效应及其应用
- 共370题
北半球海洋某处,地磁场水平分量B1=0.8×10-4T,竖直分量B2=0.5×10-4T,海水向北流动.海洋工作者测量海水的流速时,将两极板竖直插入此处海水中,保持两极板正对且垂线沿东西方向,两极板相距L=20m,如图所示.与两极板相连的电压表(可看作理想电压表)示数为U=0.2mV,则( )
正确答案
解析
解:正负离子向北流动,受到洛伦兹力,正离子向西侧极板偏转,负离子向东侧极板偏转,两极板间形成电场,最终最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡,
有qvB=q,
所以v==
m/s=0.2m/s.
西侧极板带正电,东侧极板带负电,所以西侧极板电势高,东侧极板电势低.
故AD正确,BC错误.
故选AD.
为了测量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=1m、b=0.2m、c=0.2m,左、右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1.25T的匀强磁场,在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极,污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时,测得两个电极间的电压U=1V.且污水流过该装置时受到阻力作用,阻力f=kLv,其中比例系数k=15Ns/m2,L为污水沿流速方向的长度,v为污水的流速.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,知负离子所受的洛伦兹力方向向下,则向下偏转,N板带负电,M板带正电,则N板的电势比M板电势低.故A错误.
B、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡,有:qvB=q,解得:U=vBc,与离子浓度无关.故B错误.
C、污水的流速:v=,则流量Q=vbc=
=
,故C正确.
D、污水的流速:v==
m/s;污水流过该装置时受到阻力:f=kLv=kav=15×1×4=60N;
为使污水匀速通过该装置,左、右两侧管口应施加的压力差是60N,则压强差为△P=Pa.故D正确.
故选:CD
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( )
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,I=nqvS=nqvbc,则U=
.可见电势差的大小与材料、磁感应强度、电流的大小有关.故A错误,B错误.
C、根据U=知,仅增大磁感应强度,C、D两面的电势差变大.故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正确.
故选:CD.
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+kx(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.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:C、电流向右、磁场向外,根据左手定则,安培力向下;电流是电子的定向移动形成的,故洛伦兹力也向下;故下极板聚集负电荷,上极板带正电荷,故下极板电势较低;故C错误;
A、B、D、设上下表面高度差为h,厚度为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=
∝
磁感应强度B越大,上、下表面的电势差U越大,故A正确;
上、下表面的电势差与速度无关,故B错误;
D、电流I取值越大,上、下表面的电势差U越大;故D错误;
故选:A.
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,理想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 ( )
正确答案
解析
解:A、正负电荷从左向右移动,根据左手定则,正电荷所受的洛伦兹力指向后表面,负电荷所受的洛伦兹力指向前表面,所以后表面电极的电势比前表面电极电势高.故B错误,A正确.
C、最终稳定时,电荷受洛伦兹力和电场力平衡,有qvB=q,U=Bbv,电压表的示数U与v成正比,与浓度无关.故C错误.
D、污水的流量Q=vS=vbc=.与电压表的示数U成正比,与a、b无关.故D正确.
故选:AD.
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