洛伦兹力和显像管_章节学习

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题型：简答题

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简答题

为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当连接到U=2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示．现把m=40mg的带有正电荷的烟尘颗粒密闭在容器内，假设这些颗粒的质量及所带电荷量均相同，在容器中均匀分布且都处于静止状态，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力，当合上开关S后经0.02s时间烟尘颗粒可以被全部吸附．请估算：

（1）每个烟尘颗粒的比荷（电荷量与质量之比）

（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？

正确答案

解：（1）当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附．烟尘颗粒受到的电场力F=，

L=at2=，

解得=5×10-3C/kg

（2）全部颗粒被吸附的过程可以等效为：全部颗粒从极板中间被吸附到负极板，所以加速电压为

烟尘颗粒总的带电量q=5×10-3×4×10-5=2×10-7C

W==2.5×10-4J．

答：（1）每个烟尘颗粒的比荷为5×10-3C/kg．

（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了2.5×10-4J．

解析

解：（1）当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附．烟尘颗粒受到的电场力F=，

L=at2=，

解得=5×10-3C/kg

（2）全部颗粒被吸附的过程可以等效为：全部颗粒从极板中间被吸附到负极板，所以加速电压为

烟尘颗粒总的带电量q=5×10-3×4×10-5=2×10-7C

W==2.5×10-4J．

答：（1）每个烟尘颗粒的比荷为5×10-3C/kg．

（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了2.5×10-4J．

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题型：单选题

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单选题

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，那么板间电离气体的电阻率为（　　）

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解：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E=vBd．

根据闭合电路欧姆定律得，电离气体的电阻R′=．

由电阻定律得，

解得．故A正确，B、C、D错误．

故选A．

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题型：简答题

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简答题

如图甲所示为一测量电解液电阻率的长方形玻璃容器，容器的长、宽、高分别为a=2m，b=0.2m，c=0.1m，P、Q为电极，当容器里注满某电解液，且P、Q加上电压后，测得其U-I图象如图乙所示，已知该电解液每个载流子的电量=1×10-17c，单位体积自由载流子数n=2×1029/m3，当U=10V时，求：

（1）电解液的电阻率ρ．

（2）载流子定向移动的平均速率v．

正确答案

解：（1）由图象可知，当U=10V时，I=5×10-3A，

I=，

电解液的电阻R===2000Ω；

由R=ρ 可得，电解液的电阻率ρ====20Ω•m；

（2）由I=nevs可知：

v===1.25×10-9m/s；

答：（1）电解液的电阻率ρ为20Ω•m；

（2）自由载流子定向移动的平均速率1.25×10-9m/s

解析

解：（1）由图象可知，当U=10V时，I=5×10-3A，

I=，

电解液的电阻R===2000Ω；

由R=ρ 可得，电解液的电阻率ρ====20Ω•m；

（2）由I=nevs可知：

v===1.25×10-9m/s；

答：（1）电解液的电阻率ρ为20Ω•m；

（2）自由载流子定向移动的平均速率1.25×10-9m/s

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题型：简答题

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简答题

如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流向右通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为：，式中的比例系数K称为霍尔系数．

设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，导体板单位体积中电子的个数为n，回答下列问题：

（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势______下侧面A′的电势（填高于、低于或等于）

（2）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为______．

（3）根据题中所给条件，可求得霍尔系数K为______．

正确答案

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受静电力的大小为F静=eE=e；

（3）当电场力与洛伦兹力平衡时，则有 e=evB

得 U=hvB

导体中通过的电流为 I=nev•d•h

由U=k 得，hvB=k=k

联立得 k=

故答案为：

（1）低于；（2）e；（3）．

解析

解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面A的电势低于下侧面A′的电势．

（2）电子所受静电力的大小为F静=eE=e；

（3）当电场力与洛伦兹力平衡时，则有 e=evB

得 U=hvB

导体中通过的电流为 I=nev•d•h

由U=k 得，hvB=k=k

联立得 k=

故答案为：

（1）低于；（2）e；（3）．

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题型：多选题

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多选题

（2015秋•东台市校级期末）如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，通以图示方向的电流I，匀强磁场与金属导体侧面垂直，磁感应强度为B，测得导体上、下表面MN间电压为U，已知自由电子的电量为e，下列说法中正确的是（　　）

AM板电势比N板高

BM板电势比N板低

C导体单位体积内的自由电子数为

D导体中自由电子定向移动的速度为v=

正确答案

B,C,D

解析

解：A、如题目图，电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向：向上，则M积累了电子，MN之间产生向上的电场，所以M板比N板电势低，故A错误，B正确．

C、电流的微观表达式是I=nevS，则导体单位体积内的自由电子数n=，S=db，v=，

代入得n=．故C正确．

D、由U=E=Bdv，得自由电子定向移动的速度为v=．故D正确．

故选：BCD．

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题型：单选题

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单选题

目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如右图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U．则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为（　　）

A，M正、N负

B，M正、N负

C，M负、N正

D，M负、N正

正确答案

D

解析

解：根据左手定则知，电子向外侧偏转，则导体M极为负极，N极为正极．

自由电子做定向移动，视为匀速运动，速度设为v，则单位时间内前进的距离为v，对应体积为vab，此体积内含有的电子个数为：nvab，电量为：nevab

有I===neavb

电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e=Bev

解得：B=，故D正确，ABC错误；

故选：D．

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题型：单选题

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单选题

A．为了利海洋资源，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．假设海洋某处地磁场竖直分量为B=0.5×10-4T，水流是南北流向，如图2所示，将两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．若两电极相距L=20m，与两电极相连的灵敏电压表读数为U=0.2mV，则海水的流速大小为（　　）

A10m/s

B0.2m/s

C5m/s

D2m/s

正确答案

B

解析

解：根据qvB=q，解得v=．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

为检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．在垂直于上底面方向加磁感应强度为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，污水充满关口从左向右刘静该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U，若用Q表示污水流量（单位时间内排除出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）

A若污水中正离子较多，则前面比后面电势高

B若污水中负离子较多，则前面比后面电势高

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

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．故A、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=vB．而污水流量Q=vbc=bc=，可知Q与U成正比，与a、b无关．故C正确．

D、Q=，则U=，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：C．

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题型：多选题

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多选题

（2015秋•石家庄期末）如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直磁感应强度为B的匀强磁场，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U，已知自由电子的电量为e，下列说法正确的是（　　）

A导体上表面M比下表面N电势高

B导体上表面M比下表面N电势低

C导体中自由电子定向移动的速度为

D导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

B,C

解析

解：A、如题目图，电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向：向上，则M积累了电子，MN之间产生向上的电场，所以M板比N板电势低，故A错误，B正确．

C、由U=E=Bdv，得自由电子定向移动的速度为v=．故C正确．

D、电流的微观表达式是I=nevS，则导体单位体积内的自由电子数n=，S=db，v=，

代入得n=．故D错误．

故选：BC．

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题型：多选题

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多选题

用如图所示的装置可以测定导体中单位体积内的自由电子数n．现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽度为l，厚为d，与侧面垂直的匀强磁场磁感应强度为B．当通以图示方向电流I时，在导体c、f表面间用电压表可测得电压U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（　　）

Ac表面电势高

Bf表面电势高

C该导体单位体积内的自由电子数为

D该导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

A,D

解析

解：A、B、由图，磁场方向向下，电子向左移动，根据左手定则，电子向f表面偏转，f表面得到电子带负电，所以c表面电势高．故A正确，B错误．

C、D、再根据e=evB，I=neSv=neldv，得：

n=，故D正确，C错误．

故选：AD．

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