洛伦兹力和显像管_章节学习

1

题型：填空题

|

填空题

如图为电磁流量计的示意图．直径为d的非磁性材料制成的圆形导管内，有导电液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导电液体流动方向而穿过一段圆形管道．若测得管壁内a、b两点间的电势差为U，则管中导电液体的流量Q=______．

正确答案

解析

解：对离子有：qvB=q，解得．流量等于单位时间流过液体的体积，有Q=vS=．

故答案为：．

1

题型：多选题

|

多选题

如图所示，宽y、厚x的矩形铜块，放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，B垂直铜块表面，铜块中通有沿块长方向的恒定电流I，测得a、b间电压为U，已知基本电荷为e，则（　　）

AUa＞Ub

BUa＜Ub

C铜块中自由电荷的体密度n=

D铜块中自由电荷定向移动的平均速度v=

正确答案

A,C,D

解析

解：AB、根据左手定则，电子向下表面偏转，则上表面带正电，下表面带负电，所以上表面比下表面电势高．故A正确，B错误；

C、电流的微观表达式为I=nevS=nevxy由v=，联立解得n=．故C正确；

D、最终自由电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：evB=e得：v=，D正确；

故选：ACD．

1

题型：多选题

|

多选题

磁强计是测量磁感应强度的仪器，磁强计中有一块导体，如图所示．导体中通有沿x轴正方向的电流I，且单位体积内的自由电子数位n，电子的电荷量为e，被测匀强磁场沿z轴正方向，稳定时，测得PQ两面电势差为U，则（　　）

A导体侧面Q的电势高于导体侧面P的电势

B导体侧面P的电势高于导体侧面Q的电势

C磁感应强度

D磁感应强度

正确答案

A,D

解析

解：A、根据左手定则知，电子向左侧偏转，则导体侧面P电势较低，侧面Q电势高，故A正确，B错误．

C、自由电子做定向移动，视为匀速运动，速度设为v，有I=nebdv

电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e=Bev

联立以上两式，解得：B= 故C错误，D正确；

故选：AD．

1

题型：简答题

|

简答题

目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示．设想在相距为d，且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过电键和灯泡相连，将气体加热到使之高度电离．由于正负电荷一样多，且带电量均为q，故称为等离子体．将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，它可以直接把内能转化为电能．试问：

（1）图中哪个极板是发电机的正极？

（2）发电机的电动势多大？

（3）设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子，等离子体流的截面积为S，则发电机的最大功率多大？

正确答案

解：（1）左手定则知正离子向上偏转，所以甲带正电，

（2）开关断开时，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以U=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv，

（3）等离子体流的速度为v，则单位时间内喷入等离子体的长度为v，体积为vs，则电荷量为：vsnq，

电流I===nqsv，则功率P=EI=Bdv×nqsv=nBdqsv2

故答案为：（1）甲（2）Bdv（3）nBdqsv2．

解析

解：（1）左手定则知正离子向上偏转，所以甲带正电，

（2）开关断开时，两板间电压稳定时满足：qvB=qE=q，所以U=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv，

（3）等离子体流的速度为v，则单位时间内喷入等离子体的长度为v，体积为vs，则电荷量为：vsnq，

电流I===nqsv，则功率P=EI=Bdv×nqsv=nBdqsv2

故答案为：（1）甲（2）Bdv（3）nBdqsv2．

1

题型：填空题

|

填空题

磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能．如图是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有磁感应强度为B的匀强磁场，现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而整体呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度为v，电量大小为q，两极之间的等效内阻为r，稳定时，磁流体发电机的电动势E=______，设外电路电阻为R，则R上消耗的功率P=______．

正确答案

Bdv

解析

解：由左手定则知正电荷运动的方向向里，掌心向左，所以正离子向下偏转，两板间电压稳定时满足：qvB=q，所以E=Bdv，则发电机的电动势E=Bdv，

回路中的电流：，R上消耗的功率：

故答案为：Bdv；

1

题型：单选题

|

单选题

如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，給金属导体加与侧面垂直的匀强磁场B，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．已知自由电子的电荷量为e．下列说法中正确的是（　　）

AM板比N板电势低

B导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大

C导体中自由电子定向移动的速度为v=

D导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

A

解析

解：A、如图，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正确．

B、电子定向移动相当长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势，电压表的读数U等于感应电动势E，则有U=E=Bdv，可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关．故B错误．

C、由U=E=Bdv，得自由电子定向移动的速度为v=．故C错误．

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：A．

1

题型：单选题

|

单选题

目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（　　）

AB板带正电

BA板带正电

C其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大

D其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大

正确答案

B

解析

解：A、B、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，故A正确，B错误．

C、D、当粒子受力平衡时，洛伦兹力与电场力相等，即：qvB=qE=，增大射入速度或增大磁感应强度都可以使UAB增大．故CD正确．

本题选择不正确的，故选：B．

1

题型：简答题

|

简答题

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2.0mm，磁场的磁感强度为0.080T，电压表测出的电压为0.10mv，则血流速度大小为______m/s．（取两位有效数字）

正确答案

解：当电场力和洛伦兹力相等时有：qE=qvB，E=

则v===0.625m/s≈0.63m/s

故答案为：0.63

解析

解：当电场力和洛伦兹力相等时有：qE=qvB，E=

则v===0.625m/s≈0.63m/s

故答案为：0.63

1

题型：简答题

|

简答题

一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e．将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿Z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I，则在此元件的CC′两个侧面就会出现电压，这种现象叫霍尔效应．

（1）此元件的CC′两个侧面中，哪个面电势高？

（2）试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC′两个侧面的电压与其中的电流成正比．（提示：先求出电流的微观表达式）

（3）磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器．其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C′间的电压U，就可测得B．若已知其霍尔系数k==10mV/mA•T．并测得U=0.6mV，I=3mA．试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．

正确答案

解：（1）电流沿x轴正方向，知电子流动的方向沿x轴负方向，根据左手定则，知电子向C侧面偏转，所以C侧面得到电子带负电，C′侧面失去电子带正电．故C‘面电势较高．

（2）假设定向移动速度为v

则有：

q=nebdvt

可得：I=nebdv

稳定时有：

可得：U= I

式中各量均为定值，所以侧面的电压与其中的电流成正比

（3）由上可知

代入得：B=0.02T

答：（1）此元件的CC′两个侧面中，C′较高；

（2）证明如上所述；

（3）该元件所在处的磁感应强度B的大小0.02T．

解析

解：（1）电流沿x轴正方向，知电子流动的方向沿x轴负方向，根据左手定则，知电子向C侧面偏转，所以C侧面得到电子带负电，C′侧面失去电子带正电．故C‘面电势较高．

（2）假设定向移动速度为v

则有：

q=nebdvt

可得：I=nebdv

稳定时有：

可得：U= I

式中各量均为定值，所以侧面的电压与其中的电流成正比

（3）由上可知

代入得：B=0.02T

答：（1）此元件的CC′两个侧面中，C′较高；

（2）证明如上所述；

（3）该元件所在处的磁感应强度B的大小0.02T．

1

题型：多选题

|

多选题

一块横截面为矩形的金属导体的宽度为b，厚度为d，将导体置于一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应强度的方向垂直于侧面，如图所示．当在导体中通以图示方向的电流I时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为UH，已知自由电子的电量为e，则下列判断正确的是（　　）

A导体内自由电子只受洛伦兹力作用

B用电压表测UH时，电压表的“+”接线柱接下表面

C金属导体的厚度d越大，UH越小

D该导体单位体积内的自由电子数为

正确答案

B,D

解析

解：A、定向移动的电子受到洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，故A错误；

B、由图，磁场方向向里，电流方向向右，则电子向左移动，根据左手定则，电子向上表面偏转，则上表面得到电子带负电，那么下表面带上正电，所以电压表的“+”接线柱接下表面，故B正确；

C、根据电场力与洛伦兹力平衡，则有：，解得：，则金属导体的厚度d越大，UH越大，故C错误；

D、根据，再由I=neSv=nebdv，得导体单位体积内的自由电子数为：n=，故D正确．

故选：BD．

热门试卷

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析