人教版2019選擇性必修第二冊新教材同步第一章專題強化洛倫茲力作用下的實例分析導(dǎo)學(xué)案（教師版+學(xué)生版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

物理觀念 1.知道速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、霍爾元件的工作原理. 2.進一步了解洛倫茲力在科技生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生的綜合分析和計算能力．一、速度選擇器在兩平行金屬板間,有如圖所示的互相正交的勻強電場和勻強磁場。α粒子(帶正電)以速度v0從兩極板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入,恰好能沿直線勻速通過。忽略重力,則: (1)若質(zhì)子(帶正電)以速度v0從兩極板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入,質(zhì)子將向哪偏轉(zhuǎn)? (2)若電子以速度v0從兩極板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時,電子將向哪偏轉(zhuǎn)? (3)若質(zhì)子以大于v0的速度,沿垂直于電場方向和磁場方向從兩極板正中央射入,質(zhì)子將向哪偏轉(zhuǎn)? (4)若增大勻強磁場的磁感應(yīng)強度,其他條件不變,電子以速度v0沿垂直于電場和磁場的方向,從兩極板正中央射入,電子將向哪偏轉(zhuǎn)? 1．裝置及要求如圖1，兩極板間存在勻強電場和勻強磁場，二者方向互相垂直，帶電粒子從左側(cè)射入，不計粒子重力．圖1 2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE＝qvB，即v＝eq \f(E,B). 3．速度選擇器的特點 (1)v的大小等于E與B的比值，即v＝eq \f(E,B).速度選擇器只對選擇的粒子的速度有要求，而對粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負無要求． (2)當v＞eq \f(E,B)時，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負功，粒子的動能減小，電勢能增大． (3)當v＜eq \f(E,B)時，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動能增大，電勢能減小．例1 如圖所示的正交電場和磁場中,有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中,并沿直線運動(不考慮重力作用),則此粒子(　　) A.一定帶正電 B.一定帶負電 C.可能帶正電或負電,也可能不帶電 D.一定不帶電二、磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理圖如圖3甲所示，其平面圖如圖乙所示．圖3 設(shè)帶電粒子的運動速度為v，帶電荷量為q，磁場的磁感應(yīng)強度為B，極板間距離為d，極板間電壓為U，根據(jù)FB＝FE，有qvB＝qE＝eq \f(qU,d)，得U＝Bdv. 根據(jù)外電路斷開時，電源電動勢的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機的電動勢為E源＝U＝Bdv. 例2 (2023山東泰安期末)磁流體發(fā)電機的原理如圖所示,燃燒室在3 000 K的高溫下將氣體全部電離成高溫等離子體。等離子體經(jīng)噴管提速后以速度v進入矩形發(fā)電通道,發(fā)電通道中有垂直于噴射速度方向的勻強磁場。已知磁感應(yīng)強度大小為B,發(fā)電通道長為l、寬為b、高為a,高溫等離子體的電阻率為ρ,外部電路連接一阻值為R的電阻,導(dǎo)線電阻不計。當開關(guān)S閉合后,下列說法正確的是(　　) A.外部電路中的電流方向為N→M B.內(nèi)部電路中等離子體的電阻為ρbal C.外部電路中的電流為Ba2vlRal+ρb D.發(fā)電機的輸出功率為BvablRbl+ρa2R 針對訓(xùn)練1　(多選)目前世界上有一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖5所示，將一束等離子體(包含大量正、負離子)噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，于是金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓．以下說法正確的是(　　) 圖5 A．B板帶正電 B．A板帶正電 C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大 D．其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強度，UAB增大三、電磁流量計如圖6甲、乙所示是電磁流量計的示意圖．圖6 設(shè)管的直徑為D，磁感應(yīng)強度為B，a、b兩點間的電勢差是由于導(dǎo)電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側(cè)堆積產(chǎn)生的．到一定程度后，a、b兩點間的電勢差達到穩(wěn)定值U，上、下兩側(cè)堆積的電荷不再增多，此時，洛倫茲力和電場力平衡，有qvB＝qE＝qeq \f(U,D)，所以v＝eq \f(U,DB)，又圓管的橫截面積S＝eq \f(1,4)πD2，故流量Q＝Sv＝eq \f(πUD,4B). 例3 （2023春?房山區(qū)期中）在實驗室中有一種污水流量計，其原理可以簡化為如圖所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積?？臻g有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，下列說法正確的是（　?。? A．當污水中離子濃度升高時，MN兩點電壓將增大 B．磁感應(yīng)強度B不變，當污水流速恒定時，MN兩點電壓U為零 C．測出磁感應(yīng)強度B及MN兩點電壓U的值，就能夠推算污水的流量 D．測出磁感應(yīng)強度B、直徑d及MN兩點電壓U的值，就能推算污水的流量針對訓(xùn)練2 （多選）（2022秋?營口期末）某污水流量計原理可以簡化為如圖所示的模型：污水內(nèi)含有大量正、負離子從直徑為d的圓柱形容器左側(cè)流入，流量Q等于單位時間通過橫截面的液體體積?？臻g有垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，下列說法正確的是（　　） A．M點電勢比N點電勢低 B．當污水中離子濃度升高時，M、N兩點電壓將增大 C．只需要測量磁感應(yīng)強度B和M、N兩點電壓U，就能夠推算污水的流量 D．只需要測量磁感應(yīng)強度B及M、N兩點電壓U，就能夠推算污水的流速四、霍爾效應(yīng) 1.定義：高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強磁場B中，當電流通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的上表面A和下表面A′之間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓． 2.電勢高低的判斷：如圖，導(dǎo)體中的電流I向右時，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢高．若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢低． 3.霍爾電壓：導(dǎo)體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A′間出現(xiàn)電勢差，當自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時，A、A′間的電勢差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB＝qeq \f(U,h)，I＝nqvS，S＝hd，聯(lián)立解得U＝eq \f(BI,nqd)＝keq \f(BI,d)，k＝eq \f(1,nq)稱為霍爾系數(shù)．例4 （2023?青羊區(qū)校級模擬）當電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差（也稱雀爾電勢差），這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)?，F(xiàn)有一金屬導(dǎo)體霍爾元件連在如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不計，電動勢恒定，霍爾電勢差穩(wěn)定后，下列說法正確的是（　　） A．若元件的厚度增加，a、b兩端電勢差減小 B．a(chǎn)端電勢低于b端電勢 C．若要測量赤道附近的地磁場，工作面應(yīng)保持豎直 D．霍爾電勢差的大小只由單位體積內(nèi)電子數(shù)目和電子的熱運動速率決定分析兩側(cè)面產(chǎn)生電勢高低時應(yīng)特別注意霍爾元件的材料，若霍爾元件是金屬導(dǎo)體，則參與定向移動形成電流的是電子，偏轉(zhuǎn)的也是電子；若霍爾材料是半導(dǎo)體，參與定向移動形成電流的可能是正“載流子”，此時偏轉(zhuǎn)的是正電荷. 針對訓(xùn)練3 （2023?溫州三模）利用霍爾傳感器可測量自行車的運動速率，如圖所示，一塊磁鐵安裝在前輪上，霍爾傳感器固定在前叉上，離輪軸距離為r，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近霍爾傳感器一次，傳感器就會輸出一個脈沖電壓。當磁鐵靠霍爾元件最近時，通過元件的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢差U。已知霍爾元件沿磁場方向的厚度為d，載流子的電荷量為﹣q，電流I向左。下列說法正確的是（　　） A．前表面的電勢高于后表面的電勢 B．若車速越大，則霍爾電勢差U越大 C．元件內(nèi)單位體積中的載流子數(shù)為BIUqd D．若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到m個脈沖，則自行車行駛的速度大小2πrm 1.(速度選擇器)(多選)速度選擇器如圖所示,電場強度為E的勻強電場與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場互相垂直。一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子(不計重力)以速度v水平向右射入,粒子恰好沿直線穿過,則下列說法正確的是(　　) A.若帶電粒子帶的電荷量為+2q,粒子將向下偏轉(zhuǎn) B.若帶電粒子帶的電荷量為-2q,粒子仍能沿直線穿過 C.若帶電粒子速度為2v,且粒子不與極板相碰,則從右側(cè)射出時電勢能一定增加 D.若帶電粒子從右側(cè)水平射入,粒子仍能沿直線穿過 2．(磁流體發(fā)電機)（2023春?通州區(qū)期中）如圖所示是磁流體發(fā)電機的示意圖，在間距為d的平行金屬板M、N間，存在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，兩金屬板通過導(dǎo)線與滑動變阻器相連，變阻器接入電路的電阻為R。等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）連續(xù)以速度v平行于兩金屬板垂直射入磁場，理想電流表A的讀數(shù)為I，下列說法正確的是（　?。? A．發(fā)電機的上極板M為正極 B．帶正電的粒子在兩極板間受到的洛倫茲力方向向上 C．發(fā)電機的效率η=IRBdv D．只增大M、N兩板的面積，發(fā)電機的電動勢增大 3.(電磁流量計)（多選）（2021?武陵區(qū)校級一模）如圖，電磁流量計的測量管橫截面直徑為D，在測量管的上下兩個位置固定兩金屬電極a、b，整個測量管處于水平向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。當含有正、負離子的液體從左向右勻速流過測量管時，連在兩個電極上的顯示器顯示的流量為Q（單位時間內(nèi)流過的液體體積），下列說法正確的是（　?。? A．a(chǎn)極電勢高于b極電勢 B．液體流過測量管的速度大小為QπD2 C．a(chǎn)、b兩極之間的電壓為4QBπD D．若流過的液體中離子濃度變高，顯示器上的示數(shù)將變大 4.（霍爾效應(yīng)）（2023?芝罘區(qū)校級模擬）有一種磁強計，可用于測定磁場的磁感應(yīng)強度，其原理如圖所示。將一段橫截面為長方形的N型半導(dǎo)體（主要靠自由電子導(dǎo)電）放在勻強磁場中，兩電極P、Q分別與半導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸。已知磁場方向沿y軸正方向，N型半導(dǎo)體橫截面的長為a，寬為b，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，自由電子所做的定向移動可視為勻速運動。導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流時，兩電極P、Q間的電勢差為U。下列說法正確的是（　?。? A．P為正極，Q為負極 B．磁感應(yīng)強度的大小為neaUI C．磁感應(yīng)強度的大小為nebUI D．其他條件不變時，n越大，電勢差U越大 1.（2022秋?海倫市校級期末）如圖所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，勻強電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。不計重力，則（　　） A．若電子以相同的速率從右向左飛入，電子也沿直線運動 B．若電子以相同的速率從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn) C．若電子以相同的速率從左向右飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn) D．若電子以相同的速率從左向右飛入，電子也沿直線運動 2.（2022春?太倉市校級期中）一對平行金屬板中存在勻強電場和勻強磁場，其中電場的方向與金屬板垂直，磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示。一質(zhì)子（ 11H）以速度v0自O(shè)點沿中軸線射入，恰沿中軸線做勻速直線運動。下列粒子分別自O(shè)點沿中軸線射入，能夠做勻速直線運動的是（所有粒子均不考慮重力的影響）（　　） A．以速度4v0射入的a粒子（ 14He） B．以速度2v0射入的核（ 12H） C．以速度v0射入的電子（ -10e） D．以速度v02的射入的正電子（ 10e） 3.（2023?荔灣區(qū)校級開學(xué)）如圖為磁流體發(fā)電機的原理圖，等離子體束（含有正、負離子）以某一速度垂直噴射入由一對磁極CD產(chǎn)生的勻強磁場中，A、B是一對平行于磁場放置的金屬板。穩(wěn)定后電流表中的電流從“+”極流向“﹣”極，由此可知（　?。? A．D磁極為N極 B．正離子向B板偏轉(zhuǎn) C．負離子向D磁極偏轉(zhuǎn) D．離子在磁場中偏轉(zhuǎn)過程洛倫茲力對其做正功 4.（2022秋?龍山區(qū)校級期末）目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖所示表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的粒子，而從整體來說呈中性）沿垂直于磁場方向噴射入磁場，磁場中的兩塊金屬板A、B上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓對外供電。設(shè)等離子體的射入速度為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，負載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間，不考慮等離子體的電阻。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，下列說法正確的是（　　） A．A板帶正電 B．負載電阻中的電流方向為a向b C．負載電阻中的電流大小為BdvR D．負載電阻中的電流大小為BLvR 5.（2022秋?海淀區(qū)校級期末）物理現(xiàn)象的分析常常有宏觀與微觀兩個視角，建構(gòu)合理化模型找出其內(nèi)在聯(lián)系，有助于更加深刻理解其物理本質(zhì)。（1）如圖甲所示，直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線與金屬棒ab組成一個電路。從微觀角度看，開關(guān)閉合時，電源兩端電壓會在金屬棒內(nèi)部形成恒定電場，每個自由電子都在電場力作用下開始定向運動，但這些電子會與導(dǎo)體棒中的金屬正離子發(fā)生碰撞，碰撞后電子向各方向運動的機會相同，沿導(dǎo)線方向的定向運動速度變?yōu)?；此后自由電子再加速、再碰撞……，這種定向運動在宏觀上形成了電流。已知電源兩端電壓為U，金屬棒的長度為L，橫截面積為S，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，連續(xù)兩次碰撞間隔的平均時間為t0，碰撞時間不計。僅在自由電子和金屬正離子碰撞時才考慮粒子間的相互作用，導(dǎo)線及開關(guān)的電阻不計。 a．求自由電子定向運動時的加速度大小a； b．求t0時間內(nèi)自由電子定向運動的平均速率v0； c．推導(dǎo)金屬棒中形成電流I的表達式。（2）某同學(xué)受磁流體發(fā)電機的啟發(fā)，設(shè)計了一種新型發(fā)電裝置。如圖乙所示，將發(fā)電裝置、開關(guān)、導(dǎo)線與電阻組成一個電路，這種新型發(fā)電裝置可視為直流電源。從微觀角度看，兩面積足夠大的平行金屬極板A、C間有一個垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，將一束帶正電的離子流以速度v沿垂直于B的方向噴入磁場，帶正電的離子在洛倫茲力作用下向A極板偏轉(zhuǎn)，由于靜電感應(yīng)在C極板上感應(yīng)出等量的負電荷。宏觀上A、C兩板間產(chǎn)生電勢差，可為阻值為R的外電阻供電。已知每個離子的質(zhì)量均為m，電荷量為+q，單位時間內(nèi)沿垂直極板方向上單位長度噴射的正離子個數(shù)為n，A、C兩板間距為d，且d大于2mvqB。忽略離子的重力及離子間的相互作用力。 a．只閉合開關(guān)S1外電路短路，求短路電流Im； b．只閉合開關(guān)S2，電路中電流穩(wěn)定后，若單位時間內(nèi)打在極板A上的離子數(shù)為N，請寫出N與R的關(guān)系式。 6.（2020秋?朝陽區(qū)期末）工業(yè)上常用電磁流量計來測量高黏度及強腐蝕性流體的流量Q（單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積）。它的優(yōu)點是測量范圍寬、反應(yīng)快、易與其他自動控制裝置配套。如圖是電磁流量計的示意圖。圓形管道由非磁性材料制成，空間有勻強磁場。當管道中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時，用儀表測量出放置在管道壁上的M、N兩個電極間的電勢差，就可以知道管道中液體的流量Q。已知電極M、N間的距離等于管道的直徑d，磁感應(yīng)強度為B。假定管道中各處液體的流速相同，且液體始終充滿整個管道。（1）當液體流動方向如圖所示時，儀表顯示本應(yīng)為正值，但實際顯示卻為負值，請問可能是什么原因？在不重新拆裝電磁流量計的情況下，請你提出使儀表指示為正值的簡便方法；（2）儀表自身一般有電阻，將其值記為R。M、N之間的導(dǎo)電液體的電阻記為r，r隨導(dǎo)電液體電阻率的變化而變化，若不接儀表時電極M、N間的電勢差為U，接儀表時電極間的電勢差為U'，試推導(dǎo)U'與流量Q的關(guān)系式并分析說明、如何降低儀表對測量流量帶來的影響；（3）為電磁流量計提供工作磁場叫勵磁，電磁流量計在使用過程中，不同的勵磁方式會產(chǎn)生不同的干擾信號，這些干擾信號與有用的信號混雜在一起，會干擾電壓的測量。例如長時間的穩(wěn)恒磁場會產(chǎn)生極化干擾，而正弦交流磁場易產(chǎn)生正交干擾，請結(jié)合上述信息，提出一個合理的勵磁方式（可畫出B﹣t圖像），從而降低上述兩種干擾。 7.（多選）（2023?廈門模擬）如圖甲所示，平板電腦機身和磁吸保護殼對應(yīng)部位分別有霍爾元件和磁體。如圖乙所示，霍爾元件為一塊長、寬、高分別為a、b、c的矩形半導(dǎo)體，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子為自由電子，通入的電流方向向右。當保護套合上時，霍爾元件處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于上表面向下的勻強磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓，以此控制屏幕的熄滅，已知電子定向移動速率為v，則（　?。?A．霍爾元件前表面的電勢比后表面的高 B．霍爾元件前表面的電勢比后表面的低 C．霍爾元件前、后表面間的電壓U＝Bbv D．霍爾元件前、后表面間的電壓U＝Bav 8.（多選）（2022秋?讓胡路區(qū)校級期末）應(yīng)用霍爾效應(yīng)可以測量車輪的轉(zhuǎn)動角速度ω，如圖所示為輪速傳感器的原理示意圖，假設(shè)齒輪為五齒結(jié)構(gòu)，且均勻分布，當齒輪凸起部分靠近磁體時，磁體與齒輪間的磁場增強，凹陷部分靠近磁體時，磁體與齒輪間的磁場減弱。工作時，通過霍爾元件上下兩面通入電流I，前后兩面連接控制電路。下列說法正確的是（　?。?A．若霍爾元件內(nèi)部是通過負電荷導(dǎo)電的，則前表面比后表面的電勢低 B．增大通過霍爾元件的電流，可以使控制電路監(jiān)測到的電壓變大 C．控制電路接收到的電壓升高，說明齒輪的凹陷部分在靠近霍爾元件 D．若控制電路接收到的信號電壓變化周期為T，則車輪的角速度為2π5T 1.（2023春?道里區(qū)校級期中）2020年12月2號22時，經(jīng)過約19小時月面工作，嫦娥5號完成了月面自動采樣封裝，這其中要用到許多的壓力傳感器。有些壓力傳感器是通過霍爾元件將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號。如圖，一塊寬為a、長為c、厚為h的長方體半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，通入方向如圖的電流時，電子的定向移動速度為v。若元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強磁場中，在元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此感知壓力的變化。則元件的（　　） A．前表面的電勢比后表面的低 B．前、后表面間的電壓U與v成反比 C．自由電子受到的洛倫茲力大小為eUc D．工作穩(wěn)定后，霍爾元件中的正電荷受到的洛倫茲力和電場力是等大反向的，所以正電荷不會像電子一樣發(fā)生定向移動 2.（2023春?昌平區(qū)期末）利用霍爾元件可以進行微小位移的測量。如圖甲所示，在兩塊磁感應(yīng)強度相同、N極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件。該霍爾元件長為a，寬為b，厚為c。建立如圖乙所示的空間坐標系，保持沿+x方向通過霍爾元件的電流I不變，霍爾元件沿±z方向移動時，由于不同位置處磁感應(yīng)強度B不同，在M、N表面間產(chǎn)生的霍爾電壓UMN不同。當霍爾元件處于中間位置時，磁感應(yīng)強度B為0，UMN為0，將該點作為位移的零點。在小范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強度B的大小與位移z的大小成正比。這樣就可以把電壓表改裝成測量物體微小位移的儀表。下列說法中不正確的是?（　?。? A．該儀表的刻度線是均勻的 B．該儀表不僅能測量位移的大小，還能確定位移的方向 C．某時刻測得霍爾電壓為UMN，則霍爾電場的電場強度大小為UMNb D．若霍爾元件中導(dǎo)電的載流子為電子，則當Δz＜0時，M表面電勢低于N表面的電勢 3.（2023春?重慶期中）自行車速度計利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運動速率。如圖甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會輸出一個脈沖電壓。圖乙為霍爾元件的工作原理圖。當霍爾元件處于勻強磁場中，導(dǎo)體內(nèi)定向運動的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁感應(yīng)強度B、電流I方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差，即為霍爾電勢差。下列說法正確的是（　　） A．只需得到單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)即可計算出車速大小 B．自行車的車速越大，霍爾電勢差越高 C．霍爾元件中的電流I由自由電子定向移動形成的，定向移動的速率大于熱運動的平均速率 D．霍爾電勢差的大小與霍爾元件所用的材料有關(guān) 4.（2023春?廣陵區(qū)校級期中）磁流體發(fā)電技術(shù)原理如圖所示，已知等離子體射入的初速度為v0，勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為B，平行金屬板A、B的長度為a、寬度為b、間距為L，金屬板A、B的寬邊外接阻值為R的定值電阻，穩(wěn)定后，等離子體均勻分布在金屬板A、B之間，且電阻率為ρ，不計離子的重力及離子間的相互作用。下列說法正確的是（　　） A．電流從金屬板A流經(jīng)電阻R返回金屬板B B．將磁流體發(fā)電機看成是電源，則電源內(nèi)阻r=ρabL C．電流表的讀數(shù)為I=BLv0abRab+ρL D．將金屬板A、B水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，再將阻值為R的電阻接在金屬板A、B的長度為a的邊兩端，電流表的讀數(shù)變小 5.（2023?紅橋區(qū)二模）為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c，左、右兩端開口與排污管相連，如圖所示。在垂直于上、下底面加磁感應(yīng)強度為B向下的勻強磁場，在空腔前、后兩個側(cè)面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N，M和N與內(nèi)阻力為R的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置時，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法中正確的是（　?。? A．M板比N板電勢高 B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小 C．污水流量大小，對電流表的示數(shù)無影響 D．若只增大所加磁場的磁感應(yīng)強度，則電流表的示數(shù)也增大 6.（2023春?廈門期末）阿斯頓最早設(shè)計了質(zhì)譜儀，并用它發(fā)現(xiàn)了氖20（20Ne）和氖22（22Ne），證實了同位素的存在。一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示，半圓柱形通道水平放置，其上下表面內(nèi)半徑均為R、外半徑均為3R，該通道內(nèi)存在方向豎直向上的勻強磁場，正對著通道出口處放置一張照相底片，記錄粒子從出口射出時的位置。粒子源釋放出的20Ne和22Ne，加速后垂直通過速度選擇器的正交電磁場，磁感應(yīng)強度大小為B0、電場強度大小為E0，接著垂直于通道入口從中縫MN進入磁場區(qū)，其中20Ne恰能擊中照相底片的正中間位置。已知20Ne質(zhì)量為m1，22Ne質(zhì)量為m2，帶電量均為q（q＞0），不計粒子重力，求：（1）粒子通過速度選擇器的速度v；（2）通道中勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小B1；（3）調(diào)節(jié)速度選擇器的電場強度大小，可改變粒子擊中照相底片的位置，為了保證兩種粒子都能擊中照相底片，電場強度可調(diào)節(jié)最大值Em的大小。 7.（2023?江蘇模擬）質(zhì)譜儀的原理如圖甲所示，電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零。經(jīng)過小孔S3沿著垂直磁場的方向進入一上邊界為MN的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里，最后打在照相底片D上。粒子在離開小孔S3進入磁場時與豎直方向最大張角為θ，如圖乙所示，在紙面這個范圍內(nèi)各個方向的粒子數(shù)均勻分布。不計粒子重力及粒子間的相互作用。（1）求粒子垂直打在照相底片D上位置到S3的距離L1；（2）求粒子離開磁場時的位置所分布區(qū)域的長度L2及粒子在磁場中運動的最長時間與最短時間差Δt；（3）某次測量發(fā)現(xiàn)底片上能正常檢測到粒子的長度為L22，為了單位時間內(nèi)在底片上檢測到粒子的數(shù)目最多，應(yīng)將底片放在磁場邊界上什么位置？并求接收的粒子數(shù)占發(fā)射總粒子數(shù)的最大百分比η。（設(shè)粒子離開磁場時離S3最遠的位置標為P點。若cosα＝x，則α可表示為α＝arccosx）