高中 | 霍尔元件 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

霍尔元件

下列关于四种仪器的说法正确的是$(\qquad)$

["

甲图中只加大加速极电压,使速度$v$变大时,电子打在玻璃泡右侧上的位置将上移

","

乙图中若带正电粒子能以速度$v_{0}$$O$$A$沿直线通过,则带负电粒子不能以速度$v_{0}$$O$$A$沿直线通过

","

丙图中载流子为负电荷的霍尔元件有如图所示的电流和磁场时,$N$侧电势低

","

丁图中长、宽、高分别为$a$$b$$c$的电磁流量计在如图所示的匀强磁场中,若流量$Q$恒定,前后两个金属侧面的电压与$a$$b$无关

"]
[["CD"]]

$\rm A$.甲图中,电子在玻璃泡中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力$qvB=m\dfrac{v^{2}}{r}$

可得$r=\dfrac{mv}{qB}$

当加大加速电压时,电子射出的速度增大,圆周运动的半径增大,圆周的弯曲程度将减小,根据左手定则可判断电子受到洛伦兹力而逆时针运动,所以电子打在玻璃泡右侧上的位置将下移,故$\rm A$错误;

$\rm B$.乙图中若带正电粒子能以速度$v_{0}$$O$$A$沿直线通过,则$qv_{0}B=Eq$

所以$v_{0}=\dfrac{E}{B}$

带负电粒子将受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力,可以以速度$v_{0}$$O$$A$沿直线通过,故$\rm B$错误;

$\rm C$.根据左手定则可判断负电荷受到洛伦兹力向$N$侧偏转,因此,$N$侧电势低,故$\rm C$正确;

$\rm D$.经过电磁流量计的带电粒子受洛伦兹力作用,向前后两个表面偏转,在前后两个表面形成电压,带电粒子同时受到洛伦兹力和电场力作用最终平衡,有$qvB=Eq=\dfrac{U}{b}q$$Q=Sv=bcv$

联立可得$U=\dfrac{BQ}{c}$

由此可知,前后两个金属侧面的电压与$a$$b$无关,故$\rm D$正确。

故选:$\rm CD$

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