- 洛伦兹力和显像管
- 共391题
如图所示,一束β粒子自下而上进人一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转,则磁场方向向______,进人磁场后,p粒子的动能______(填“增加”、“减少”或“不变”).
正确答案
里
不变
解析
解:由图可知β粒子向右偏转,因此粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向右,β粒子带负电,根据左手定则可知磁场方向向里;洛伦兹力不做功,方向始终和粒子运动方向垂直,只是改变速度方向.
故答案为:里,不变.
如图所示宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差,这种现象叫霍尔效应.若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=______.
正确答案
解析
解:根据左手定则,电子向上偏,所以上侧面得到电子带负电,下侧面失去电子带正电;
最终电子最终达到平衡,有:evB=e.
则U=vBd.
电流的微观表达式I=nevS=nevhd.则v=,代入得:
U=Bd=
.
故答案为:.
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、由题意可知,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=qvB,I=nqvS=nqvbc,则U=
.故A、C错误;
B、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,B正确.
D、在测定地球两极上方地磁场强弱时,应将元件的工作面保持水平,让磁场垂直通过.故D错误.
故选:B.
如图所示,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直磁场,板内通有如图方向的电流,a、b是铜板左、右边缘的两点,则( )
正确答案
解析
解:A、电流方向竖直向上,则电子从上往下流,根据左手定则,电子向左侧偏转,则左侧聚集较多的电子,右侧失去电子带正电,所以b点的电势高于a点的电势.故A错误,B正确.
C、仅电流增大时,电子的运动速度增加,受到的洛伦兹力增大,
根据qvB=q,知U=Bdv,则电势差增大,即|φa-φb|增大.故C正确.
D、其他条件不变,只将铜板改为中性NaCl水溶液时,根据左手定则知,正负离子都向左偏,不产生霍尔效应,a、b电势相等.故D错误.
故选:BC.
如图是磁流体发电机的示意图,在间距为d的平行金属板A、C间,存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与变阻器R相连,等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场.若要增大该发电机的电动势,可采取的方法是等离子体RAC( )
正确答案
解析
解:根据平衡得,qvB=q,解得电动势E=Bdv,所以可以通过增大B、d、v来增大电动势.故A、C、D正确,B错误.
故选ACD.
如图所示,金属板放在垂直于它的匀强磁场中,当金属板中有电流通过时,在金属板的上表面A和下表面A′之间会出现电势差,这种现象称为霍尔效应.若匀强磁场的磁感应强度为B,金属板宽度为h、厚度为d,通有电流I,稳定状态时,上、下表面之间的电势差大小为U.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、电流向右、磁场向内,根据左手定则,安培力向上;电流是电子的定向移动形成的,故洛伦兹力也向上;故上极板聚集负电荷,下极板带正电荷,故下极板电势较高;故A错误;B错误;
C、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=
∝
只将金属板的厚度d减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为2U,故C错误;
只将电流I减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为,故D正确.
故选:D.
(2015春•南通校级期末)如图是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件d、k为定值,如果保持I恒定,则可以验证UH随磁感应强度B的变化情况.以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )
正确答案
解析
解:A、B、地球赤道上方的地磁场方向水平,两极上方的磁场方向竖直;在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直,在测量两极磁场强弱时,霍尔元件的工作面应水平.故A错误,B正确.
C、电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,evB=
得:UH=vBL,则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,B增大,则UH将变大.故C正确.
D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,需将磁场进行分解,在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小,则UH将发生变化.故D正确.
故选:BCD.
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、下表面间用理想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( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,电子向上表面偏转,下表面失去电子带正电,所以下表面电势高.故A错误,B正确.
C、再根据e=evB,I=neSv=nebdv,得n=
,故C正确,D错误.
故选:BC.
电磁血流计用来监测通过动脉的血流速度.如图,它主要由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中由里向外运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点间的距离为d,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为U,磁感应强度的大小为B.则血流速度和电极a、b的正负为( )
正确答案
解析
解:A根据左手定则,知正电荷向电极a端偏转,负电荷向电极b端偏转,所以电极a带正电,电极b带负电;
最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:q=qvB,解得:v=
;
故选:B.
(2015秋•浙江期中)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,在金属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=
Bh=
,知仅增大d时,上下表面的电势差减小.故B正确;
C、根据evB=e,解得U=vBh,根据电流的微观表达式I=neSv,故U=
Bh=
,知增大h,上下表面的电势差不变,与h无关,故C错误;
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:B.
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