- 洛伦兹力和显像管
- 共391题
电磁流量计如图所示,用非磁性材料做成的圆管道,外加一匀强磁场.当管道中导电液体流过此区域时,测出管壁上a、b两点间的电动势为E,就可知道管中液体的流量Q,即单位时间内流过管道横截面的液体体积(m3/s).已知管道直径为D,磁场的磁感应强度为B,则Q与E间的关系为______.
正确答案
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==
=
.
故答案为:.
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,下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、C、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A不正确,B正确,C正确;
D、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,电势差UCD稳定时,电场力和洛伦兹力平衡,有:q=qvB,则U=Bbv,故D正确;
本题选不正确的,故选:A.
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电极,两极板间距为d,极板面积为S,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,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不计气体流动的阻力( )
正确答案
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,故电流向上经过电源,向下经过电阻,故A错误;
B、根据电阻定律,发电导管的内电阻与其长度成正比,故增大极板间距d,发电导管的内电阻一定增大,故B错误;
C、根据平衡有:qvB=q,解得电源的电动势E=Bdv;若只增大气体速度v,发电导管产生的电动势一定增大;故C正确;
D、电动势一定,内阻也一定,当外电阻R与电源的内电阻r相等时,电源的输出功率最大;由于不知道R与内阻r的具体数值,故无法判断增大电阻R的阻值时,电阻R消耗的电功率变化情况;故D错误;
故选:C.
电磁血流计是用来监测通过动脉的血流速度的仪器.它由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.则达到平衡时( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,知正电荷向电极a端偏转,负电荷向电极b端偏转,所以电极a的电势高于电极b的电势.故A正确,B错误.
C、最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有:,U=vdB.电压表的示数与电荷的电荷量无关,与流速成正比.故C正确,D错误.
故选AC.
一块长方体金属导体的宽度为b、厚度为h、长度为l.如图所示,在金属导体上加与侧面垂直的匀强磁场B,并通以电流I,此时测得导体上下表面的电势差为U,已知自由电子的电荷量为e,用此方法可以测得金属导体单位体积内的自由电子数n为( )
正确答案
解析
解:当导电材料上下表面的电压为U时,电荷所受电场力和洛伦兹力平衡,有,根据电流的微观表达式I=nevhb,解得导电材料单位体积内自由运动的电荷数n=
.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
(2015秋•济宁期末)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,磁场垂直于霍尔元件的工作面向上,通入图示方向的电流I,C、D两侧而间会产生电势差,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据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=
,n由材料决定,故U与材料有关;U还与厚度c成反比,与宽b无关,同时还与磁场B与电流I有关,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错误.
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.
故选:C.
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______.
正确答案
4m/s
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.
故答案为:4m/s.
目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能.如图所示为它的发电原理图.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粒子,从整体上来说呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场,磁场中有两块面积为S,相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路.设气流的速度为v,气体的电导率(电阻率的倒数)为g,则流过外电阻R的电流强度I及电流方向为( )
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A→R→B.最终电荷处于平衡有:qvB=q,解得电动势E=Bdv.内电阻r=
,根据闭合电路欧姆定律有:
.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
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.下列正确的是( )
正确答案
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,BC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,因此测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直.故D错误.
故选:BC.
为了诊断病人心脏功能和动脉血液粘情况,需测量血管中血液的流量,如图示为电磁流量计示意图,将血管置于磁感强度为B的磁场中,测得血管两侧a、b两点电压为U,已知管的直径为d,则血管中血液的流量Q(单位时间内流过的体积).( )
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,解得
流量Q=vS==
.所以选项C正确.
故选:C
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