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

如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是$(\qquad)$

    

["

甲图如果加速电压减小,那么粒子最终的最大动能也会减小

","

乙图可通过增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势

","

丙图可以判断出带电粒子的电性,粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器

","

丁图中产生霍尔效应时,稳定时一定是$D$侧面电势高

"]
[["B"]]

$\rm A$.粒子在磁场中满足$Bqv=\dfrac{mv^{2}}{r}$

设回旋加速器$D$型盒的半径为$R$,可推导出粒子的最大动能为$E_{\text{k}}=\dfrac{1}{2}mv^{2}=\dfrac{q^{2}B^{2}R^{2}}{2m}$

由此可知,粒子的最大动能为加速电压无关,故$\rm A$错误;

$\rm B$.当磁流体发电机达到稳定时,电荷在$A$$B$板间受到的电场力和洛伦兹力平衡,即$Bqv=\dfrac{E}{d}q$

得电源电动势为$E=Bvd$

由此可知,增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势,故$\rm B$正确;

$\rm C$.粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时,电场力与洛伦兹力方向相反,但无法确定粒子的电性,故$\rm C$错误;

$\rm D$.若载流子带负电,洛伦兹力指向$D$板,载流子向$D$板聚集,$D$板电势低,故$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

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