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,一定厚度和宽度的半导体板放在匀强磁场中,当半导体板通过一定电流,且电流与磁场方向垂直时,在上侧面$A$和下侧面$A'$之间会产生一定的电势差$U_{H}$将这种半导体板制成磁敏元件,可用来探测某空间的磁场。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

若半导体板内载流子为电子,则上侧面$A$的电势比下侧面$A'$的电势高

","

探测空间磁场时,$U_{H}$与被测磁场的磁感应强度呈线性关系

","

探测空间磁场时,磁敏元件的摆放方向对$U_{H}$的数值无影响

","

在图示情况下,半导体板单位体积中载流子数目越大$U_{H}$越大

"]
[["B"]]

$\rm A$.根据左手定则可知,电子受到洛伦兹力向上偏转,故上侧面$A$的电势比下侧面$A'$的电势低,$\rm A$错误;

$\rm BD$.设半导体板的厚度为$d$,高度为$h$,根据电流的微观表达式$I=neSv$

当电势差稳定时洛伦兹力与电场力平衡,则有$Bev=e\dfrac{U_{{H}}}{h}$

联立解得$U_{{H}}=\dfrac{BI}{ned}$

可知电势差$U_{H}$$B$成正比,与$d$成反比,半导体板单位体积中载流子数目越大$U_{H}$越小,$\rm B$正确,$\rm D$错误;

$\rm C$.探测空间磁场时,磁敏元件的摆放要求磁场方向与板的厚度平行,即磁敏元件的摆放方向对$U_{H}$的数值有影响,$\rm C$错误。

故选:$\rm B$

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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,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。 如图所示,回旋加速器形盒的半径为,所加磁场的磁感应强度大小为、方向垂直形盒向下。质子从形盒中央由静止出发,经电压为的交变电场加速后进入磁场,若质子的质量为,带电荷量为,质子在电场中运动的时间忽略不计,则下列分析正确的是
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