洛伦兹力和显像管_章节学习

1

题型：单选题

|

单选题

目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机．如图所示，表示了它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块正对的金属板、，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度均为，板间距离为，板平面的面积为，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于速度方向，等离子体充满两板间的空间，负载电阻是一长为2d，截面积为圆柱形，其电阻率为等离子体的电阻率的．当发电机稳定发电时，电流表示数为，那么板间等离子体的电阻率为（　　）

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解：最终稳定时，电荷所受洛伦兹力和电场力处于平衡，有qvB=q．解得E=vBd．

根据闭合电路欧姆定律得，电离气体的电阻R′=-R=．

由电阻定律得，R′=ρ

将上式综合，解得ρ=．故A正确，B、C、D错误．

故选：A．

1

题型：单选题

|

单选题

为了测量某化肥厂的污水排放量，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，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面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），下列说法正确的是（　　）

A若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高

B前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关

C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D污水流量Q与电压U成正比，与a、b有关

正确答案

B

解析

解：A、正负离子流动时，根据左手定则，正离子洛伦兹力，向后表面偏转，所以后表面上带正电荷，前表面上带负电荷，前表面电势比后表面低．故A错误，B正确．

C、最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有，流量Q=vS=vbc，所以U=．与离子浓度无关．故C错误．

D、Q=，知污水流量Q与电压成正比，与a、b无关．故D错误．

故选B．

1

题型：多选题

|

多选题

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、b、c，左右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B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，污水充满管口地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（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）

A若污水中负离子较多，则N板比M板电势高

BM板电势一定高于N板的电势

C污水中离子浓度越高，电压表的示数越大

D电压表的示数U与污水流量Q成正比

正确答案

B,D

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正确．

C、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C错误．

D、v=，则流量Q=vbc=，则U=，与污水流量成正比．故D正确．

故选BD．

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，磁流体发电机的极板相距d，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场B．外电路中可变负载电阻R用导线与极板相连．电离气体以速率V，沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r，试求此发电机的输出功率为多大？

正确答案

解：电键S断开时，极板的电压即路端电压等于电动势，电荷的洛伦兹力和电场力平衡，故：

Bqv=q

则电动势为：

E=Bvd

电键S闭合后，根据闭合电路欧姆定律，干路电流为：

I=

故输出功率为：

P=I2R=（）2R=

答：此发电机的输出功率为．

解析

解：电键S断开时，极板的电压即路端电压等于电动势，电荷的洛伦兹力和电场力平衡，故：

Bqv=q

则电动势为：

E=Bvd

电键S闭合后，根据闭合电路欧姆定律，干路电流为：

I=

故输出功率为：

P=I2R=（）2R=

答：此发电机的输出功率为．

1

题型：简答题

|

简答题

将一束一价的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的带正电和负电的微粒，而整体呈中性），以速度v连续喷入处在匀强磁场中的两平行金属板间，已知v的方向与板面平行而与磁场垂直，板间距离为d．接在两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，如图所示，则等离子体的喷射速度为______；M板与N板电势高的是______．

正确答案

解：由左手定则知正离子向上偏转，所以M带正电，M板相当于电源的正极，则N极的电势高；

两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以v=；

故答案为：；M板．

解析

解：由左手定则知正离子向上偏转，所以M带正电，M板相当于电源的正极，则N极的电势高；

两金属板M、N间的电压表的指针稳定示数为U，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以v=；

故答案为：；M板．

1

题型：多选题

|

多选题

当前世界关注的两大热点是能源与环保．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、b、c，左右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两面内侧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），ρ表示污水的电阻率，下列说法中正确的是（　　）

A前表面的电势一定低于后表面的电势，与污水中正、负离子哪种多无关

B污水流量Q与U成正比，与a、b有关

C将电压表的示数乘以后，刻在相应位置即可改为流量表

D若将前后表面用一根无阻导线连接，则导线中电流可达到

正确答案

A,C,D

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．

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，可知，电势的高低与哪种离子多少无关，故A正确；

B、污水的流量Q=vS=vbc=bc=．与电压表的示数U成正比，与a、b无关，故B错误．

C、由B选项分析，当将电压表的示数乘以后，刻在相应位置即可改为流量表，故C正确．

D、当将前后表面用一根无阻导线连接，根据闭合电路欧姆定律，则有I==，故D正确．

故选：ACD．

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差为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．

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．

设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：

（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势______下侧面A的电势（填高于、低于或等于）．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为______．

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为______．

正确答案

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以上侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为：F洛=eBv．

（3）电子所受静电力的大小为：F静=eE=e

故答案为：（1）低于；（2）eBv；（3）e．

解析

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以上侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为：F洛=eBv．

（3）电子所受静电力的大小为：F静=eE=e

故答案为：（1）低于；（2）eBv；（3）e．

1

题型：多选题

|

多选题

利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（　　）

A上表面电势高

B下表面电势高

C该导体单位体积内的自由电子数为

D该导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

B,D

解析

解：A、电流方向水平向右，则自由电子的运动方向水平向左，根据左手定则，电子向上偏，上表面得到电子带负电，下表面失去电子带正电．所以下表面的电势高．故A错误，B正确．

C、电流的微观表达式为I=nevS，n表示单位体积内的电子数，S表示横截面积，则n=．最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡，有：，则v=．所以n=．故D正确，C错误．

故选BD．

1

题型：简答题

|

简答题

某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管（导管是环形的，图中只画出其中一部分）水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与导管垂直．让电流I按如图方向横穿过液态钠且电流方向与B垂直．设导管截面高为a，宽为b，导管有长为L的一部分置于磁场中．由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子向前推进．整个系统是完全密封的．只有金属钠本身在其中流动，其余的部件都是固定不动的．

（1）在图上标出液态钠受磁场驱动力的方向．

（2）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式．

（3）设液态钠中每个自由电荷所带电量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数为n，求在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率v0．

正确答案

解：（1）根据左手定则知，方向垂直BI平面向里．

（2）液态钠在在磁场中受到安培力F=BIa

安培力作用的面积为S=ab

（3）由I=

Q=nqbLa

因为a=v0t．

代入解得I=nqbLv0

．

答：（1）液态钠受磁场驱动力的方向垂直BI平面向里．

（2）导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式为．

（3）在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．

解析

解：（1）根据左手定则知，方向垂直BI平面向里．

（2）液态钠在在磁场中受到安培力F=BIa

安培力作用的面积为S=ab

（3）由I=

Q=nqbLa

因为a=v0t．

代入解得I=nqbLv0

．

答：（1）液态钠受磁场驱动力的方向垂直BI平面向里．

（2）导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式为．

（3）在横穿液态钠的电流I的电流方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．

1

题型：单选题

|

单选题

为检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电磁流量计．如图所示，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电极（图中未画出）．当污水布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．下列说法中正确的是（　　）

A前侧的金属板为正极，后侧的金属板为负极

B污水中的正、负离子含量越多，电极间的电压U越高

C污水的流动速度为

D污水的流量为

正确答案

D

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错误．

BC、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有qE=qvB，即=vB．那么v=，

而污水流量Q=vbc=bc=，可知Q与U成正比，与a、b无关，故BC错误．

D、根据公式Q=，则U=，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正确．

故选：D．

热门试卷

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析