洛伦兹力和显像管_章节学习

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题型：单选题

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单选题

如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B．当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（　　）

A，负

B，正

C，负

D，正

正确答案

C

解析

解：因为上表面的电势比下表面的低，根据左手定则，知道移动的电荷为负电荷．

因为qvB=q，解得v=，因为电流I=nqvs=nqvab，解得n=．故C正确，A、B、D错误．

故选：C．

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题型：多选题

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多选题

医生在做手术时，需从血库里取血，为避免感染，都是利用电磁泵从血库里向外抽．如图为一个电磁泵的结构图，长方形导管的左右表面绝缘，上下表面为导体，管长为a，内壁高为b，宽为L，且内壁光滑．将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中，由于充满导管的血浆中带有正负离子，将上下表面和电源接通，电路中会形成大小为I的电流，导管的前后两侧便会产生压强差p，从而将血浆抽出．其中v为血液流动方向．若血浆的电阻率为ρ，所加电源的电动势为E，内阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，则（　　）

A此装置中血浆的等效电阻为R=ρ

B此装置中血浆受到的安培力大小为F=BIL

C此装置中血浆受到的安培力大小为F=BIb

D前后两侧的压强差为P=

正确答案

A,C,D

解析

解：A、由电阻定律得，管中血浆的电阻为R=ρ，故A正确；

B、垂直与磁场的电流长度为b，因此电流受到的安培力为F=BIb，故B错误，C正确；

D、血浆匀速流动，安培力等于两侧血浆压力差，即BIb=PLb，得P=，故D正确；

故选：ACD．

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题型：多选题

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多选题

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EF方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中不正确的是（　　）

A电势差UCD仅与材料有关

B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0

C仅增大C、D间的宽度时，电势差UCD不变

D在测定地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

正确答案

A,D

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=qvB，I=nqvS=nqvbc，则U=．故A错误，B、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错误．

本题选择错误的，故选：AD．

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题型：填空题

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填空题

如图所示宽度为h、厚度为d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．那么金属板上侧面A电势______下侧面电势（填高于或低于），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

低于

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，则金属板上侧面A电势低于下侧面的电势．

电子最终达到平衡，有．则U=vBd．电流的微观表达式I=nevS=nevhd．则v=，代入得，．故答案为：低于，．

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题型：多选题

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多选题

将一长方形铝板放在水平绝缘桌面上，上下面的高度为h，前后表面的厚度为d，在铝板所在的空间加上一垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在铝板的左右表面加一电压，使其形成水平向右的电流I，稳定时，若在上下表面间接一电压表，其读数为U，则（　　）

A达到稳定前，铝板内的自由电子所受的磁场力向上

B稳定时铝板下表面的电势低

C若仅将铝板的厚度变为，则稳定时电压表的读数为

D若仅将铝板的电流变为，则稳定时电压表的读数为

正确答案

A,D

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正确；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：AD．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初速度v0方向与电流I的方向相同，电子将（　　）

A沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小

B沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大

C沿路径 b 运动，轨迹半径越来越小

D沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大

正确答案

D

解析

解：根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，电子所受的洛伦兹力方向向下，则粒子沿路径b运动，根据r=知，离导线越远，磁感应强度越小，则轨迹的半径越来越大．故D正确，A、B、C错误．

故选：D．

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题型：简答题

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简答题

霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图1所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足UH=k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．

（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图1所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与______（填“M”或“N”）端通过导线相连．

（2）已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如表所示．

根据表中数据在给定区域内（在图2上）画出UH-I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为______×10-3V•m•A-1•T-1（保留2位有效数字）．

正确答案

解：（1）根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连

（2）UH-I图线如图所示．

根据UH=k 知，图线的斜率为=0.375，

解得霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-1．

故答案为：（1）M；（2）1.5．

解析

解：（1）根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连

（2）UH-I图线如图所示．

根据UH=k 知，图线的斜率为=0.375，

解得霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-1．

故答案为：（1）M；（2）1.5．

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题型：多选题

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多选题

图为电磁流量计原理示意图．在非磁性材料做成的圆形管道上加一个磁感应强度为B的匀强磁场，已知管中有导电液体流过时，管壁上a、b两点间的电势分别为ϕa、ϕb，且ϕa＞ϕb，管道直径为D，电流方向向左．则（　　）

A管内自由电荷运动方向向左，且为正离子

B管内自由电荷运动方向向右，且为负离子

C液体流量

D液体流量

正确答案

A,C

解析

解：A、因为a点的电势大于b点的电势，知a点带正电，b点带负电．根据左手定则，知不论是正电荷还是负电荷，均向左运动，电流向左，可知正电荷向左移动．故A正确，B错误．

C、根据qE=qvB，E=，解得，v=，Q=．故C正确，D错误．

故选AC．

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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，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压．科学技术中常常利用霍尔效应测定磁场的磁感应强度．如图所示为一金属导体，规格已在图中标出，若已知通过导体的电流为I，电压表示数为U，电子的电荷量为e，则被测匀强磁场（磁场方向垂直于前后表面）的磁感应强度大小为（已知电流的微观表达式为I=nsvq，其中n为导单位体积内的自由电荷数，s为导体的截面积，v为电荷定向移动的速率，q为电荷的带电量）（　　）

A

B

C

D

正确答案

D

解析

解：由图，磁场方向向下，电子向左移动，根据左手定则，电子向上表面偏转．

根据电场力与洛伦兹力平衡，即e=evB，

且电流微观表达式，I=neSv=neabv，得：v=；

因此B=，故D正确，ABC错误．

故选：D．

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题型：多选题

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多选题

如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连．在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B．发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出．由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势．若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出（　　）

A下极板电势高

B稳定后上、下极板间电动势为E=Bdv

C发电导管的内阻

D可变电阻消耗的电功率P=R

正确答案

B,C,D

解析

解：A、根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向上，负电荷受到的洛伦兹力向下，下极板电势低，故A错误；

B、根据平衡有：qvB=q，解得电源的电动势E=Bdv，故B正确；

C、运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势，相当于电源，其内阻为r=ρ，故C正确；

D、根据闭合电路欧姆定律，及功率表达式，故R的功率P=I2R==R，故D正确；

故选：BCD．

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