- 洛伦兹力和显像管
- 共391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.
如图所示,导电物质为正电荷的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足:UH=k
,式中k为霍尔系数,d为霍尔元件两侧面间的距离.电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电流周围存在磁场,结合安培定则可知,磁场的方向,而电子移动方向与电流的方向相反,再由左手定则可得,电子偏向内侧,导致前表面的电势高于后表面,故A正确;
B、当电源正负对调后,磁场虽反向,而电子运动方向也反向,由左手定则可知,洛伦兹力的方向不变,则电压表将不会反偏,故B正确;
C、如图所示,R和霍尔元件串联再与RL并联,I是干路电流,IH是霍尔元件支路的电流,电压表测量的是UH而不是外电路(就是串联R再并联RL)中霍尔元件的电压,根据串并联特点,则有:IRL=IH(R+RL),即为I=IH;因此IH与I成正比,故C正确;
D、根据RL消耗的电功率PL=(IH)2RL=
,显然PL与
成正比,又因为磁感应强度大小B与I成正比,即B与IH成正比,电压表的示数UH=
,则UH与
成正比,所以UH与RL消耗的电功率PL成正比,故D错误.
本题选择错误的,故选:D.
为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示.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,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M和N与内阻为R的电流表相连.污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况.下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,正离子往N板偏,负离子往M板偏,最终M板带负电,N板带正电,M板电势比N板电势低.故A正确.
B、最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有,污水的流量Q=vbc.所以MN两端间的电势差U=
.污水流量越大,电势差越大,电流表示数越大.增加磁感应强度,电势差增大,电流表示数也增大.电势差与污水中的离子浓度无关.故B错误,C、D正确.
因为选错误的,故选B.
如图将一金属薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.且满足Um=
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.回答下列问题
(1)关于c、f两侧面哪面的电势较高?______(填c或f)
(2)其他条件不变,只增加磁感应强度B的大小,霍尔电压Um会怎样变化?______(填增大或减小)
正确答案
c
增加
解析
解:(1)电流的方向向右,则电子定向移动的方向水平向左,根据左手定则知,电子向f侧面偏转,f侧面带负电,c侧面带正电,所以c侧面电势高.
(2)根据,因为电流I=nevS=nevad
联立两式得,,增大磁感应强度,则Um增大.
故答案为:(1)c,(2)增加.
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,M、N两侧面会形成电势差UMN,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,正电荷向M侧面偏转,M表面正带电,N表面带负电,所以M表面的电势高,则UMN>0,故A错误;
B、根据左手定则,电子向M侧面偏转,M表面带负电,N表面带正电,所以N表面的电势高,则UMN<0,故B正确.
C.MN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C错误
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:B
如图所示,M、N为简化的磁流体发电机的两个水平极板,相距d=0.2m,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,B=1.0T,外电路中可变负载电阻R的最大阻值为l0Ω,电离气体(含有大量的正、负带电粒子,且不计重力)以速率v=1100m/s平行极板由左向右射入,极板间电离气体的等效内阻r=lΩ,断开开关S,稳定之后,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则知,正电荷向下偏,负电荷向上偏,则M板的电势低于N板的电势.故A错误.
B、根据qvB=q,解得电动势为:E=vBd=1100×1×0.2V=220V.故B正确.
C、发电机的效率η==
,当负载电阻R=10Ω时,发电机的效率最大.故C错误.
D、当外电阻等于内电阻时,即负载电阻R=1Ω,发电机的输出功率最大.故D错误.
故选:B.
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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