热门试卷

(2000年理科综合)如图16－109所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，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U＝K·IB/d，式中的比例系数K称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是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，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)电子所受洛仑兹力的大小为________．

(3)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________．

(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K＝1/ne，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．

如图16－101所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω，竖直导轨宽L＝0.2m，导轨电阻不计．另有一金属棒质量m＝0.1kg、电阻R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，靠在导轨的外面．为使金属棒不滑，施一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场，(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2)．求：

(1)此磁场的方向．

(2)磁感强度B的取值范围．

如图，直角坐标系中，＜O的区域存在沿+轴方向的匀强电场，场强大小为，在＞0的区域存在一垂直纸面的矩形有界匀强磁场，其左边界和下边界分别与、轴重合，磁感应强度大小为(图中未画出)，现有一质量为、电荷量为的电子从第二象限的某点P以一定初速度(未知)沿+轴方向开始运动，以的速度经过坐标为(O，L)的Q点，再经过磁场偏转恰好从坐标原点O沿轴的负方向返回电场，求：

(1)P点的坐标以及初速度为多少?

(2)矩形磁场区域的最小面积。

如图甲所示，带正电荷的粒子以水平速度v0沿OO′的方向从O点连续射入电场中（OO′为平行金属板M、N间的中线）。M、N板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压uMN，两板间电场可看做是均匀的，且两板外无电场。紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B，分界线为CD，S为屏幕。金属板间距为d、长度为l，磁场B的宽度为d。已知B＝5×10—3T，l＝d＝0.2m，每个粒子的初速度v0＝1.0×105m/s比荷，重力及粒子间相互作用忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的。求：

（1）带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径。

（2）带电粒子射出电场时的最大速度。

（3）带电粒子打在屏幕上的区域宽度。

如图16－103(所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，在x轴上有一点M，离O点距离为L，现有一带电量为＋q的粒子，从静止开始释放后能经过M点，求：

(1)如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？

(2)如果此粒子不放在y轴上，其x、y坐标应满足什么关系？(重力忽略不计)

利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。

如图所示的矩形区域ABCD（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集，整个装置内部为真空。

已知被加速度的两种正离子的质量分别是和，电荷量均为。加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。

（1）求质量为的离子进入磁场时的速率；

（2）当感应强度的大小为B时，求两种离子在GA边落点的间距s；

（3）在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域受叠，导致两种离子无法完全分离。

  设磁感应强度大小可调，GA边长为定值L，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在A处；离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。

一个圆柱形玻璃管里面刚好装了半管水银，水银质量为m，玻璃管水平固定在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图11-28所示为玻璃管的截面图.如有电流I通过水银向纸内方向流过，当水银面再次平衡时，测得水银面上表面与竖直方向的夹角为α.求此时水银受到的安培力及玻璃管对水银的支持力.

图11-28