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题型: 单选题
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单选题

目前,世界各国都在积极研究磁流体发电机,设两金属板间的距离为d,两极板间匀强磁场的磁感应强度为B.等离子体垂直进入磁场的速度为v,单个离子所带的电量为q.离子通道(即两极板内所围成空间)的等效电阻为r,负载电阻为R.则下列说法中正确的是(  )

A下极板电势高

B上下两极板间的电势差与两板间的间距无关

C电阻R上消耗的电功率为P=

D发电机的总电功率为P=

正确答案

D

解析

解:A、根据左手定则,可知,正电荷向上偏,负电荷向下偏,则上板是电源的正极,下板是电源的负极,故A错误;

B、根据qvB=q 得电动势的大小为:E=Bdv,故B错误;

C、闭合电路欧姆定律,则流过R的电流为:I==,而功率P=I2R=,故C错误.

D、设总功率为P,电源功率,P=IE,

且I=

则有:P==,故D正确;

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•淮南期末)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,磁感线强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,E、F为前后侧面,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若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差UCD为负

C仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大

D在测量地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平(即图中所示)

正确答案

B,C

解析

解:AC、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UCD=.故A错误,C正确.

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,故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:BC.

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题型: 多选题
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多选题

霍尔元件是一种基于霍尔将就的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,得到广泛应用.如图为某霍尔元件的工作原理示意图,该元件中电流I由正电荷定向运动形成.下列说法中正确的是(  )

AM点电势比N点电势高

B用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度

C用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量

D若保持电流I恒定,则霍尔电压UH与B成正比例

正确答案

B,C,D

解析

解:A、根据左手定则知,正电荷向左移动,所以N端得到正电荷带正电,M端失去正电荷带负电,可知N的电势高于M点的电势.故A错误.

B、根据qvB=得,

由电流的微观定义式:I=nesv,n是单位体积内的电子数,e是单个导电粒子所带的电量,s是导体的横截面积,v是导电粒子运动的速度.

整理得:v=

联立解得,可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度,保持电流不变,霍尔电压UH与B成正比.故B、D正确.

C、霍尔元件能够把磁学量转换为电学量.故C正确.

故选:BCD.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,导电物质为电子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满足:UH=k,式中k为霍尔系数,d为霍尔元件两侧面间的距离,电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则(  )

A霍尔元件前表面的电势低于后表面

B若电源的正负极对调,电压表将反偏

CIH与I成正比

D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比

正确答案

C,D

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,而电子移动方向与电流的方向相反,再由左手定则可得,电子偏向后表面,导致前表面的电势高于后表面,故A错误;

B、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B错误;

C、如图所示,R和霍尔元件串联再与RL并联,I是干路电流,IH是霍尔元件支路的电流,电压表测量的霍尔元件的电压UH,而不是外电路(就是串联R再并联RL),根据串并联特点,则有:IHR=(I-IH)RL,即为I=;因此IH与I成正比,故C正确;

D、根据RL消耗的电功率PL==,显然PL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I2成正比,所以UH与RL消耗的电功率PL成正比,故D正确.

故选:CD.

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题型: 多选题
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多选题

如图,将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I.那么(  )

A发电过程是通过磁场对带电粒子做功最终把等离子体的内能转化为电能的过程

B发动机稳定工作两板间电场E=

C发动机稳定工作时效率η=

D两板间电离气体的电阻率为 -R)

正确答案

C,D

解析

解:A、它可以把气体的内能直接转化为电能,而磁场对带电粒子不做功,故A错误;

B、最终稳定时,电荷所受洛伦兹力和电场力处于平衡,有qvB=q

解得U=vBd,则两板间电场E==Bv,而式中IR少了电离气体的电阻,故B错误;

C、稳定工作时效率η==,故C正确,

D、根据闭合电路欧姆定律得,电离气体的电阻R′=-R=-R.

由电阻定律得,R′=ρ

解得ρ=-R).故D正确.

故选:CD.

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题型:填空题
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填空题

如图是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场.当管中的导电液体流过磁场区域时,测出管壁上MN两点间的电动势E,就可以知道管中的流量Q--单位时间内流过横截面的液体的体积.已知管的直径为d,磁感应强度为B,试推导Q与E的关系Q=______.假定管中各处液体的流速相同.

正确答案

解析

解:导电液体流过磁场区域稳定时,电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡,则有q,解得v=

流量Q=vS=

故答案为:

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题型: 多选题
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多选题

电磁泵在目前的生产科技中得到了广泛应用,如图所示是电磁泵的原理图,泵体是一个长方体空腔,ab边长为L,两侧端面是边长为a的正方形;流经泵体内的液体密度为ρ,在进口处接入电导率为σ(电阻率的倒数)的导电液,泵体所在处有方向垂直向外的磁场,磁感应强度为B,泵体的上下两表面接在电压恒为U的电源上,则(  )

A泵体上表面应接电源正极

B通过泵体的电流I=

C磁感应强度越大,每秒被抽液体的质量就越大

D电导率σ越大,电磁驱动力就越小

正确答案

A,C

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=×=

因此流过泵体的电流I==ULσ,故B错误;

C、增大磁感应强度B,受到的磁场力变大,因此可获得更大的抽液高度,则质量就增大,故C正确;

D、若增大液体的电阻率,可以使电流减小,受到的磁场力减小,使附加压强越小,而却增大电导率,即减小电阻率,驱动力越大,故D错误;

故选:AC.

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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,在现代汽车上广泛应用霍尔器件:ABS系统 中的速度传感器、汽车速度表等.如图1,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k为霍尔系数,由半导体材料的性质决定,d为薄片的厚度.利用霍尔效应可以测出磁场中某处的磁感应强度B.

(1)为了便于改变电流方向作研究,设计如图2的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从P端流入,Q端流出,应将S1掷向______(填“a”或“b”),S2掷向______(填“c”或“d”).

(2)已知某半导体薄片厚度d=0.40mm,霍尔系数为1.5×10-3V•m•A-1•T-1,保持待测磁场磁感应强度B不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如表.

根据表中数据在给定区域内图3中画出UH-I图线,利用图线求出待测磁场B为______T.

(3)利用上述方法,可以粗略测出磁场的分布.为了更精细测出磁场的分布,可采取的措施有______

(A)选用厚度较薄的半导体薄片

(B)选用厚度较厚的半导体薄

(C)选用霍尔系数k大的半导体薄片

(D)增大电流强度I.

正确答案

解:(1)为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b,S2掷向c,为了保护电路,定值电阻应串联在S1,E(或S2,E)之间.

(2)UH-I图线如图所示.根据UH=k知,图线的斜率为k=0.375,

而霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-1,且d=0.40mm,

代入数据,解得:B==0.1T;

因此待测磁场B为0.1±0.02T;

(3)由上式可知,当厚度较薄的、霍尔系数k大的半导体薄片,更能精确测量磁场的分布,而增大电流强度I时,不会增大斜率,即不会提高测量精确度.故AC正确;

故答案为:(1)b,c;(2)图如上所示,0.1±0.02T; (3)AC.

解析

解:(1)为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b,S2掷向c,为了保护电路,定值电阻应串联在S1,E(或S2,E)之间.

(2)UH-I图线如图所示.根据UH=k知,图线的斜率为k=0.375,

而霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-1,且d=0.40mm,

代入数据,解得:B==0.1T;

因此待测磁场B为0.1±0.02T;

(3)由上式可知,当厚度较薄的、霍尔系数k大的半导体薄片,更能精确测量磁场的分布,而增大电流强度I时,不会增大斜率,即不会提高测量精确度.故AC正确;

故答案为:(1)b,c;(2)图如上所示,0.1±0.02T; (3)AC.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示为磁流体发电机的原理图:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I,下列说法正确的是(  )

AA板为磁流体发电机的正极

B外电路电流方向为B-R-A

C板间电离气体的电阻率-R)

D板间电离气体的电阻率-R)

正确答案

B,C

解析

解:A、大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时,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B板相当于电源的正极,A板相当于电源的负极,所以通过电阻R的电流从下到上,即B-R-A,故A错误,B正确;

C、根据qvB=q得,E=Bdv.故C正确.

D、根据欧姆定律得,r=-R=-R,再由电阻定律,R=,则有:电阻率ρ=-R).故C正确,D错误.

故选:BC.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•忻州校级期末)如图所示,一段长方体金属导电材料,厚度为a、高度为b、长度为l,内有带电量为e的自由电子.该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中,磁感应强度为B.当有大小为I的恒定电流垂直于磁场方向通过导电材料时,在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U.

(1)比较上下表面电势的高低;

(2)求该导电材料单位体积内的自由电子数n.

正确答案

解:

(1)由左手定则可知,自由电子受力向上;故转移到上表面,下表面带正电,

故下表面的电势高;  

(2)上下表面间电势差稳定时,对于定向移动的自由电子来说在竖直方向受力平衡,

即洛仑兹力与电场力平衡,有:evB=e                       

导体中电流的微观表达式:I=nesv         

沿电流方向导电材料的横截面积为s=ab 

联立解得:n=              

答:(1)下表面电势的高;

(2)该导电材料单位体积内的自由电子数

解析

解:

(1)由左手定则可知,自由电子受力向上;故转移到上表面,下表面带正电,

故下表面的电势高;  

(2)上下表面间电势差稳定时,对于定向移动的自由电子来说在竖直方向受力平衡,

即洛仑兹力与电场力平衡,有:evB=e                       

导体中电流的微观表达式:I=nesv         

沿电流方向导电材料的横截面积为s=ab 

联立解得:n=              

答:(1)下表面电势的高;

(2)该导电材料单位体积内的自由电子数

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