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

如图所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两极板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子体的速度v为______，a是电源的______．

正确答案

正极

解析

解：等离子体在洛伦兹力的作用下向两极板聚集，根据左手定则，正电荷受洛伦兹力向上，负电荷受洛伦兹力向下，故上极板带正电，下极板带负电；

当附加电场的电场力与洛伦兹力平衡时，两极板间电势差最大，等于电动势，根据平衡条件，有：

qvB=q解得：

v=；

故答案为：，正极．

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题型：简答题

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简答题

如图所示为电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆形管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电流体过此磁场区域时，测量出管壁上的a、b两点之间的电动势E，就可以知道液体的流量Q（单位时间内流过液体的体积）．已知管道的直径为D，磁感应强度为B，试推出Q与E的关系表达式．

正确答案

解：最终电荷受到洛伦兹力和电场力平衡，有：qvB=q，解得v=．

流速Q=vS=v•π（）2=•=．

答：Q与E的关系表达式为Q=．

解析

解：最终电荷受到洛伦兹力和电场力平衡，有：qvB=q，解得v=．

流速Q=vS=v•π（）2=•=．

答：Q与E的关系表达式为Q=．

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题型：单选题

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单选题

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（　　）

A电势差UCD仅与材料有关

B仅增大磁感应强度时，C、D两面的电势差变大

C若霍尔元件中定向移动的是自由电子，则电势差UCD＞0

D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平方向

正确答案

B

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、C错误，B正确．

D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，由于磁场方向是水平方向，所以元件的工作面应保持竖直．故D错误．

故选：B．

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题型：单选题

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单选题

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（设电阻定律适用于此物理过程）．不计离子间相互作用及气体流动时的阻力，则可变电阻R消耗电功率的最大值为（　　）

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解：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

根据数学知识可知，当外电阻等于电源的内阻，即R=r时，外电阻消耗的电功率最大．

此时R=ρ，

代入电功率P=（）2R中得到最大电功率为：

Pm=．

故选：B．

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题型：多选题

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多选题

（2015•金华模拟）某同学对某种抽水泵中的电磁泵模型进行了研究，如图电磁泵的泵体内是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，在泵头通入导电剂后液体的电阻率为ρ，泵体内所在处有方向垂直向外的磁场B，工作时，泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，理想电流表示数为I，若电磁泵和水面高度差为h，不计水在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g．则（　　）

A泵体上表面应接电源正极

B电源提供的电功率为

C电磁泵不加导电剂也能抽取不导电的纯水

D若在t时间内抽取水的质量为m，这部分水离开电磁泵时的动能为UIt-mgh-I2t

正确答案

A,D

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；故A正确；

B、根据电阻定律，泵体内液体的电阻：R=ρ=ρ×=；

因此流过泵体的电流I==，那么液体消耗的电功率为P=，而电源提供的电功率为UI，故B错误；

C、电磁泵不加导电剂，不能抽取不导电的纯水，故C错误；

D、若t时间内抽取水的质量为m，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为EK=UIt-mgh-I2t，故D正确；

故选：AD．

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题型：填空题

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填空题

一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示，在动脉血管的左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表．设血管的直径是d，磁场的磁感强度为B，电压表测出的电压为U．试求血流速度v=______和流量Q=______（即指单位时间内流过血管截面的血液体积）

正确答案

解析

解：当电场力和洛伦兹力相等时有：

qE=qvB，E=

则v=

流量为：

Q=vS=•=．

故答案为：，．

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题型：多选题

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多选题

某制药厂的污水处理站的管道中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，方向向下的匀强磁场，在前、后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正、负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可测出污水流量Q（单位时间内流出的污水体积）．则下列说法正确的是（　　）

A后表面的电势一定高于前表面的电势，与正、负哪种离子多少无关

B若污水中正、负离子数相同，则前、后表面的电势差为零

C在一定范围内，流量Q越大，两个电极间的电压U越大

D污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大

正确答案

A,C

解析

解：A、根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，知后表面的电势一定高于前表面的电势，与正负离子的数目无关．故A正确．

B、后表面电势高于前表面，则两表面间形成电势差．故B错误．

C、最终离子受电场力和洛伦兹力平衡，有：qvB=q得，v=．Q=vS=．知流量越大，两个电极间的电压U越大，与正负离子的数目无关．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

为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速．假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=0.5×10-4T，水流是南北流向，如图将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向．若两极相距L=10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U=2mV，则海水的流速大小为（　　）

A40 m/s

B4 m/s

C0.4 m/s

D4×10-3m/s

正确答案

B

解析

解：海水中的电荷受到电场力和洛伦兹力平衡，有：qvB=q ．

解得v==m/s=4m/s．故B正确，A、C、D错误．

故选：B．

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题型：单选题

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单选题

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．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（自由电子定向移动形成电流）垂直时在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（　　）

A上表面的电势高于下表面

B下表面的电势高于上表面

C增大h时，上下表面的电势差增大

D增大d时，上下表面的电势差增大

正确答案

B

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正确．

C、根据电流的微观表达式：I=neSv=nedhv可知，h增大时，载流金属导体中的载流子运动的速度减小；

根据evB=，解得U=vBh=，，知与h无关，与d成反比．故C错误，D错误．

故选：B．

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题型：多选题

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多选题

“开封龙宇化工”全部建成投产后将是亚洲最大的聚甲醛新材料生产基地．为监测工厂的污水排放量，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（　　）

A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高

B若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势低

C污水流量Q与U成正比，与a、b无关

D污水中离子浓度越高电压表的示数将越大

正确答案

B,C

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．与正负离子的多少无关．故A错误，B正确；

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．

而污水流量：，可知Q与U成正比，与a、b无关．故C正确．

D、由C的分析得：，则，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D错误．

故选：BC

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