- 洛伦兹力和显像管
- 共391题
长方体金属块放在匀强磁场中,有电流通过金属块,如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、电流水平向右,则电子从右向左运动,根据左手定则,电子向上偏转,上表面得到电子带负电,下表面失去电子带正电,所以上表面的电势低于下表面的电势.故B正确,A错误.
CD、假设宽为d、高为h,根据I=nevS=nevdh,解得v=,根据evB=e
得,金属块上下表面的电势差U=vBh=
.故CD正确;
故选:BCD.
如图所示,在磁流体发电机中,把气体加热到很高的温度使它变成等离子体,已知离子的电量为q,让它以速度v通过磁感应强度为B的匀强磁场区,这里有间距为d的电极a和b.两个电极间的电势差为______.
正确答案
Bdv
解析
解:由左手定则知正电荷运动的方向向里,掌心向左,所以正离子向下偏转,两板间电压稳定时满足:
qvB=q;
解得:E=Bdv
故答案为:Bdv.
电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用.如图所示,泵体是一个长方体,ab边长为L1,两侧端面是边长为L2的正方形;流经泵体内的液体密度为ρ1、在泵头通入导电剂后液体的电阻率为ρ2,泵体所在处有方向垂直向外的磁场B,把泵体的上下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上,则( )
正确答案
解析
解:A、当泵体上表面接电源的正极时,电流从上向下流过泵体,这时受到的磁场力水平向左,拉动液体;如果泵体上表面接电源负极,电流向上,安培力向右;故A错误;
B、根据电阻定律,泵体内液体的电阻:R=ρ2=ρ2×
=
;
因此流过泵体的电流I==
,故B正确;
C、增大磁感应强度B,受到的磁场力变大,因此可获得更大的抽液高度,故C正确;
D、若增大液体的电阻率,可以使电流减小,受到的磁场力减小,使抽液高度减小,故D错误;
故选:BC.
测磁感应强度B有多种方法,下面是利用导电液体的附加压强进行测量.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置:一长方体绝缘容器,内部高为L厚为d,左右两侧等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b,上、下两侧装有电极C(正极)和D(负极)并经开关S与电源连接,容器中注满能导电的液体,液体的密度为ρ,将容器置于一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当开关断开时,竖直管子a、b中的液面高度相同,开关S闭合后,a、b管中液面高度差为h,电路中电流表的示数为I,则磁感应强度B的大小为______,为了提高测量的精度请提出一条改进意见______.
正确答案
解:(1)当开关闭合时,液体中有从c到d方向的电流,根据左手定则可知,液体将受到向左的安培力作用,在液面内部将产生压强,因此b端的液面将比a端的高.
由于安培力作用产生的压强为:
由于高出的液体处于平衡状态,因此有:P=ρgh
所以解得:.
(2)提高测量的灵敏度,就是能够测量很小的磁感应强度,根据所测磁感应强度的表达式,可知减小液体的密度ρ,减小容器的厚度d,增大电流I都可以提高测量的灵敏度.
故答案为:,减小ρ、d或增大I,
解析
解:(1)当开关闭合时,液体中有从c到d方向的电流,根据左手定则可知,液体将受到向左的安培力作用,在液面内部将产生压强,因此b端的液面将比a端的高.
由于安培力作用产生的压强为:
由于高出的液体处于平衡状态,因此有:P=ρgh
所以解得:.
(2)提高测量的灵敏度,就是能够测量很小的磁感应强度,根据所测磁感应强度的表达式,可知减小液体的密度ρ,减小容器的厚度d,增大电流I都可以提高测量的灵敏度.
故答案为:,减小ρ、d或增大I,
(2011春•安徽校级月考)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( )
正确答案
解析
解:A、若污水中正离子较多,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;
B、若污水中负离子较多,根据左手定则,则负离子向前表面偏,则后表面比前表面电势高在,故B正确.
C、电场力、洛伦兹力处于平衡,有qE=qvB,即=vB.而污水流量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C错误.
D、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.而污水流量Q=vbc=
bc=
,可知Q与U成正比,与a、b无关.故D正确.
故选:BD.
2013年4月9日,由清华大学薛其坤院士率领的实验团队对霍尔效应的研究取得重大的进展.如图是利用霍尔效应制成的污水流量计的原理图,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,有垂直上下底面的匀强磁场B,前后内侧面分别固定有金属板电极.流量Q的污水充满管道从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,知正离子向后表面偏转,负离子向前表面偏转,则后表面的电势一定高于前表面的电势;故A错误;
B、最终离子受电场力和洛伦兹力平衡,有:qvB=q,则电势差U=vBb;
流量Q=vS=vbc=;
故:U=,故流量Q越大,电压越大,故B错误;
C、U=,故电压与污水中离子浓度无关,故C正确;
D、U=,故大所加磁场的磁感应强度B,电压表的示数U将增加,故D错误;
故选:C.
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,在前后两个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),下列说法正确的是( )
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A错误;
B、由A选项分析,可知,电势的高低与哪种离子多少无关,故B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=bc=
.与电压表的示数U成正比,与a、b无关.故D正确.
故选:BD.
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两侧面会形成电压U,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=qvB,I=nqvS=nqvbc,则U=
.故A、B错误.
C、在测地球赤道上方的地磁场强弱时,磁场方向为水平方向,则元件工作面应保持竖直.故C错误.
D、在测地球两极上方的地磁场强弱时,磁场方向为竖直方向,则元件的工作面应保持水平,故D正确.
故选D.
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、霍尔元件能够把磁学量转换为电学量的传感器,故A错误;
BC、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.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BC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:BC.
中国科学家发现了量子反常霍尔效应,杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果.如图所示,厚度为h,宽度为d的金属导体,当磁场方向与电流方向垂直时,在导体上下表面会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,知自由电子向上偏转,则上表面带负电,下表面带正电,下表面的电势高于上表面.故A错误;
B、根据evB=e,解得U=vBh,根据电流的微观表达式I=neSv,故U=
,知增大h,上下表面的电势差不变,与h无关.故B错误;
C、根据evB=e,解得U=vBh,根据电流的微观表达式I=neSv,故U=
,知仅增大d时,上下表面的电势差减小,故C正确;
D、根据evB=e,解得U=vBh;根据电流的微观表达式I=neSv,电流越大,电子的速度越大,故上下表面的电势差越大,故D错误;
故选:C.
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