高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

如图所示为由运算芯片$LM393$和长方体霍尔元件组成的测量磁场的传感器,$LM393$输出的交变电流经二极管整流后成为恒定电流$I$从霍尔元件的$A$端流入,从$F$端流出。磁感应强度为$B$的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面水平向左,用电压表测得$CD$端电压为$U$。已知霍尔元件的载流子为自由电子,单位体积的自由电子数为$n$,电子的电荷量为$e$,霍尔元件沿$AF$方向的长度为$y_{1}$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

$C$端的电势低于$D$

","

若将电流和磁场都反向,则$C$端的电势低于$D$

","

其他条件不变,若只增大$LM393$输出电流$I$$CD$间的电压将增大

","

其他条件不变,若只增大霍尔元件沿$AF$方向的长度$y_{1}$$CD$间的电压将增大

"]
[["C"]]

$\rm A$.已知霍尔元件的载流子为自由电子,电流方向从$A$流向$F$,根据左手定则可得电子偏向$D$端,则$C$端的电势高于$D$端,故$\rm A$错误;

$\rm B$.若将电流和磁场都反向,则电场方向不变,所以$C$端的电势仍然高于$D$端,故$\rm B$错误;

$\rm CD$.设霍尔元件沿$CD$方向的长度为$x$,沿磁场方向的长度为$h$,根据电场力与洛伦兹力平衡可得$evB=\dfrac{U}{x}e$

根据电流微观表达式可得$I=nevhx$

可得$U=\dfrac{BI}{neh}$

由此可知,若只增大$LM393$输出电流$I$$CD$间的电压将增大,若只增大霍尔元件沿$AF$方向的长度$y_{1}$$CD$间的电压将不变,故$\rm C$正确,$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,地面附近空间中存在着纸面内沿水平方向的匀强电场(图中未画出)和垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线运动。以下说法正确的是 如图所示,一质量为、电荷量为的带正电粒子,以某一速度射入电场强度大小为、方向竖直向上的匀强电场与磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场叠加的区域。粒子还受到阻力作用(为已知常数,为粒子的瞬时速度)。已知粒子在该区域恰做直线运动。不计粒子重力,则该粒子 如图所示,水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。一带电粒子(重力不计)从点沿水平方向射入到两板之间,恰好沿直线从点射出。电场强度为,磁感应强度为。下列说法正确的是。 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里。从点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动、再由点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的点处,运动轨迹如图中虚线所示。
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