洛伦兹力和显像管_章节学习

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题型：填空题

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填空题

如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体（电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性）从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上（电子电量为e），则R中的电流大小为______方向为______．

正确答案

从上向下

解析

解：在t时间内有n个自由电子落在B板上（电子电量为e），则电流的大小I=．因为电子打在B板上，所以B板带负电，A板带正电，流过电阻R的电流方向从上向下．

故答案为：，从上向下．

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题型：单选题

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单选题

当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的某两个端面间会产生电势差，这一现象称为霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电势差．如图所示，在匀强磁场中有一横截面为长方形的铜质导体，边长ab=L1，bc=L2，通有图示方向的恒定电流I，已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv．则下列判断正确的是（　　）

A上下两侧面间有电势差，且下侧面电势较高

B前后两侧面间有电势差，且后侧面电势较高

C霍尔电势差的大小与磁场的强弱无关

D霍尔电势差与ab边长L1无关

正确答案

A

解析

解：A、根据左手定则知，电子向上侧偏转，则导体上表面电势较低，下侧电势高，故A正确，B错误．

C、自由电子做定向移动，电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e=Bev

解得U=BL1v；故CD错误．

故选：A．

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题型：填空题

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填空题

如图所示，a、b为两平行金属板，间距为l0cm，两板间充满磁感应强度为0.5T的匀强磁场，磁场方向如图所示．开始时，开关S是断开的，等离子体从左向右射入两平行板之间，速度为V0=400m/s，待稳定后两板之间的电压为______S闭合时，流过电阻的电流方向是______（填向上或向下）．

正确答案

20V

向下

解析

解：等离子体进入磁场，正电荷向上偏，负电荷向下偏，最终上板带正电，下板带负电，等离子体受电场力和洛伦兹力处于平衡，有，所以U=v0Bd=400×0.5×0.1V=20V．流过电阻的电流方向为：向下．

故答案为：20V，向下．

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题型：简答题

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简答题

由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源．因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电．如图为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M、N，金属板长为a，宽为b，两板间的距离为d．将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向由南向北，用导线将M、N外侧连接电阻为R的航标灯（图中未画出）．工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电．设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为v，海水的电阻率为ρ，海水所受摩擦阻力与流速成正比，比例系数为k．

（1）求磁流体发电机电动势E的大小，并判断M、N两板哪个板电势较高；

（2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向；

（3）求在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能．

正确答案

解：（1）由左手定则正离子向下偏转，故N板是电势高；

两板间电压稳定时满足：qvB=q，所以E=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv；

（2）组成的闭合回路中电流为

磁场对管道内海水有力的作用为F=

方向向下

（3）消耗的电能为W1=I2Rt=

克服阻力做功为W2=kv•vt=kv2t

故消耗的机械能为W=

答：（1）磁流体发电机电动势E的大小Bdv，电势N高；

（2）此力的大小为和方向向下；

（3）在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能

解析

解：（1）由左手定则正离子向下偏转，故N板是电势高；

两板间电压稳定时满足：qvB=q，所以E=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv；

（2）组成的闭合回路中电流为

磁场对管道内海水有力的作用为F=

方向向下

（3）消耗的电能为W1=I2Rt=

克服阻力做功为W2=kv•vt=kv2t

故消耗的机械能为W=

答：（1）磁流体发电机电动势E的大小Bdv，电势N高；

（2）此力的大小为和方向向下；

（3）在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能

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题型：多选题

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多选题

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若污水中负离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高

B若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高

C污水的流速

D污水流量Q只与B、U、c有关

正确答案

C,D

解析

解：A、B、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错误．

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：q=qvB

解得：，故C正确；

D、最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有：q=qvB，流量Q=vS=vbc，

所以Q=，污水流量Q只与B、U、c有关，故D正确；

故选：CD．

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题型：单选题

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单选题

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（　　）

A西侧极板电势高，东侧极板电势低，且海水的流速大小为0.125m/s

B西侧极板电势高，东侧极板电势低，且海水的流速大小为0.2m/s

C西侧极板电势低，东侧极板电势高，且海水的流速大小为0.125m/s

D西侧极板电势低，东侧极板电势高，且海水的流速大小为0.2m/s

正确答案

B

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，

所以v==．

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B正确，A、C、D错误．

故选B．

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题型：多选题

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多选题

（2015秋•临沂校级月考）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．已知电流的微观表达式I=nsev，下列说法正确的是（　　）

A上表面的电势高于下表面电势

B仅增大h时，上下表面的电势差增大

C仅增大d时，上下表面的电势差减小

D仅增大电流I时，上下表面的电势差增大

正确答案

C,D

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=Bh=，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I越大，电子的速度越大，故上下表面的电势差越大，故D正确；

故选：CD．

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题型：填空题

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填空题

将导体放在沿x方向的匀强磁场中，并通有沿y方向的电流时，在导体的上下两侧面间会出现电势差，此现象称为霍尔效应．利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流，已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为U．则（1）导体上侧面的电势______下侧面A的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）．（2）磁场的磁感应强度为______．

正确答案

高于

解析

解：根据左手定则知，电子向下侧偏转，则导体下表面电势较低，上侧电势高．

自由电子做定向移动，视为匀速运动，速度设为v，则单位时间内前进的距离为v，对应体积为va2，此体积内含有的电子个数为：nva2，电量为：neva2

有I===nea2v

电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e=Bev

解得：B=

故答案为：高于，．

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题型：多选题

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多选题

（2016•冀州市校级模拟）磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图所示．把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流．设该气流的导电率（电阻率的倒数）为σ，则（　　）

A该磁流体发电机模型的内阻为r=

B产生的感应电动势为E=Bav

C流过外电阻R的电流强度I=

D该磁流体发电机模型的路端电压为

正确答案

A,C

解析

解：根据左手定则知正电荷向上偏，负电荷向下偏，上极板带正电，下极板带负电，最终电荷处于平衡有：

qvB=q，

解得电动势为：E=BLv．

内电阻为：r=ρ==，

根据闭合电路欧姆定律有：I==I=，

那么路端电压为：U=IR=，

综上所述，故AC正确，BD错误．

故选：AC．

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题型：单选题

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单选题

（2013秋•海淀区校级期末）目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法正确的是（　　）

A其他条件不变，只减小磁感应强度，UAB增大

B其他条件不变，只减小两板之间的距离，UAB增大

C其他条件不变，只减小射入速度，UAB增大

D流过电阻R的电流方向从B板经过R到A板

正确答案

D

解析

解：ABC、最终电荷受电场力与洛伦兹力平衡，

有：qvB=q，解得UAB=vBd．

只增大入射速度，则电势差增大，只增大磁感应强度，电势差增大，只增大两板之间的距离，电势差也会增大．故ABC错误．

D、根据左手定则，正电荷向下偏，负电荷向上偏，所以A板带负电，B板带正电，电阻R的电流方向从B板经过R到A板．故D正确．

故选：D．

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