- 洛伦兹力和显像管
- 共391题
(2011•冀州市校级模拟)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方向向下的匀强磁场,在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表V相连.含有正、负离子的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.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正确、B错误.
C、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡,有qE=qvB,即=Bv,而污水流量Q=vbc=
=
,则U=
可知Q与U成正比,与离子浓度无关,故C错误故D正确;
故选:AD.
霍尔式位移传感器的测量原理是:如图所示,有一个沿z轴方向的磁场,磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数),将传感器固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图中箭头所示).当物体沿z轴方向移动时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
正确答案
解析
解:A、霍尔元件中移动的是自由电子,根据左手定则,电子向下表面偏转,所以上表面电势高.故A错误;
B、C、最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,
设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有=qvB,电流的微观表达式为I=nqvS=nqvbc,
所以U=.B越大,上、下表面的电势差U越大.电流越大,上、下表面的电势差U越大.故B错误,C正确.
D、k越大,根据磁感应强度B=B0+kz,知B随z的变化越大,根据U=.知,
U随z的变化越大,即传感器灵敏度()越高.故D正确.
故选:CD.
如图所示,导电物质为正电荷的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH.电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则( )
正确答案
解析
解:A、根据电流周围存在磁场,结合安培定则可知,磁场的方向,而正电荷移动方向与电流的方向相同,再由左手定则可得,正电荷偏向内侧,导致前表面的电势低于后表面,故A正确;
B、如图所示,霍尔元件与电阻R串联后与RL并联,
根据串并联特点,则有:IRL=IH(R+RL),即为I=IH;
由于电阻R远大于RL,因此I=IH;则IH与I成正比,故B正确;
C、根据RL消耗的电功率PL=(IH)2RL=
,显然PL与
成正比,又因为磁感应强度大小B与I成正比,即B与IH成正比,电压表的示数UH=
,则UH与
成正比,所以UH与RL消耗的电功率PL成正比,故C正确;
D、当电源正负对调后,磁场虽反向,而电子运动方向也反向,由左手定则可知,洛伦兹力的方向不变,则电压表将不会反偏,故D错误.
故选:ABC.
如图所示.将截面厚度为h、宽度为d的通电金属导体放入磁场,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=
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.
两块面积为S的平行板,彼此相距l,板间通入已电离的气流,气流速度为v,两板间存在一磁感强度为B的磁场,磁场方向与气流垂直,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,这个装置就是磁流体发电机.设气体的导电率(电阻率的例数)为δ,流过外电阻R的电流强度I应等于______.
正确答案
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,所以流过外电阻R的电流方向为上→R→下.最终电荷处于平衡有:qvB=q,解得电动势E=Bdv.
内电阻r=ρ=
,
根据闭合电路欧姆定律有:I==
.
故答案为:.
图1是电磁流量计的原理示意图,在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域,当管中的导电液体流过此磁场区域时,测出管壁上的a、b两点间的电势差E,就可以知道管中液体的流量Q-单位时间内流过液体的体积(m3/s).如图2中,已知管的直径为d,磁感应强度为B,试推导出Q与E的关系式.
正确答案
解:
洛伦兹力F洛=Bvq;
电场力 F电=;
当电压稳定时,F洛=F电;
又因为流量Q=Sv
S=
上式联立解得:
答:Q与E的关系式为.
解析
解:
洛伦兹力F洛=Bvq;
电场力 F电=;
当电压稳定时,F洛=F电;
又因为流量Q=Sv
S=
上式联立解得:
答:Q与E的关系式为.
磁流体发电机是一项新兴的技术,它可以将内能直接转化为电能.图为其示意图.平行金属板A、B间有一个很强的磁场,将一束等离子体(高温下电离的气体,含有大量的正、负带电粒子)喷入磁场,A、B间便产生电压.如果把A、B和用电器连接,A、B就是直流电源的两极.图中的______板是发电机的正极;若A、B间的宽度为a,A、B的板宽为b,板间的磁场为匀强磁场,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场,该发电机的电动势为______.
正确答案
B
Bav
解析
解:根据左手定则,正电荷向下偏转,所以B板带正电,为直流电源的正极.
最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:qvB=q,解得E=Bav.
故答案为:B,Bav.
如图所示是磁流体发电机的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,整体呈中性)喷射入磁场,磁场中有两块平行金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.
(1)若已知磁感应强度的大小为B,金属板A、B的距离为d,离子进入磁场时的速度为v,则发电机能产生的最大电动势为多少?
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向如何?
正确答案
解:(1)洛伦兹力和附加电场的电场力平衡,故:
qvB=q
解得:
Um=Bdv;
(2)大量带正电和带负电的微粒射入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集的B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故A板相当于电源的负极,B板相当于电源的正极,所以通过电阻R的电流由下→上;
答:(1)则发电机能产生的最大电动势为Bdv;
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向由下向上.
解析
解:(1)洛伦兹力和附加电场的电场力平衡,故:
qvB=q
解得:
Um=Bdv;
(2)大量带正电和带负电的微粒射入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集的B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故A板相当于电源的负极,B板相当于电源的正极,所以通过电阻R的电流由下→上;
答:(1)则发电机能产生的最大电动势为Bdv;
(2)闭合开关S,通过电阻R的电流方向由下向上.
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,这两个电极与定值电阻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.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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A正确;
B、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,故电流向上经过电源,向下经过电阻,故B错误;
C、根据平衡有:qvB=q,解得电源的电动势E=Bdv,故C正确;
D、由于气体有电阻,故R的功率不等于,故D错误;
故选AC.
磁流体发电是一项新兴技术.如图所示,平行金属板之间有一个很强的磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场.图中虚线框部分相当于发电机.把两个极板与用电器相连,则( )
正确答案
解析
解:首先对等离子体进行动态分析:开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上(负离子所受洛伦兹力方向向下),则正离子向上板聚集,负离子则向下板聚集,两板间产生了电势差,即金属板变为一电源,且上板为正极下板为负极,所以通过用电器的电流方向从A到B,故A正确B错误;
此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f外还受到向下的电场力F,最终两力达到平衡,即最终等离子体将匀速通过磁场区域,因f=qvB,F=q,则qvB=q
,解得E=Bdv,所以电动势E与速度v及磁场B成正比,所以C、D正确.
故选ACD.
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