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        1. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中通過(guò)導(dǎo)體的電量:十二. 交變電流 查看更多

           

          題目列表(包括答案和解析)

          將導(dǎo)體放在沿x方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并通有沿y方向的電流時(shí),在導(dǎo)體的上下兩側(cè)面間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)的原理可以制造磁強(qiáng)計(jì),測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
          磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示,電路中有一段金屬導(dǎo)體,它的橫截面為邊長(zhǎng)等于a的正方形,放在沿x正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體中通有沿y方向、電流強(qiáng)度為I的電流,已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電量為e,金屬導(dǎo)體導(dǎo)電過(guò)程中,自由電子所做的定向移動(dòng)可以認(rèn)為是勻速運(yùn)動(dòng),測(cè)出導(dǎo)體上下兩側(cè)面間的電勢(shì)差為U。求:
          (1)導(dǎo)體上、下側(cè)面那個(gè)電勢(shì)較高?
          (2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少?

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          將導(dǎo)體放在沿x方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并通有沿y方向的電流時(shí),在導(dǎo)體的上下兩側(cè)面間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng).利用霍爾效應(yīng)的原理可以制造磁強(qiáng)計(jì),測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

          磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示,電路中有一段金屬導(dǎo)體,它的橫截面為邊長(zhǎng)等于a的正方形,放在沿x正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體中通有沿y方向、電流強(qiáng)度為I的電流,已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電量為e,金屬導(dǎo)體導(dǎo)電過(guò)程中,自由電子所做的定向移動(dòng)可以認(rèn)為是勻速運(yùn)動(dòng),測(cè)出導(dǎo)體上下兩側(cè)面間的電勢(shì)差為U.求:

          (1)導(dǎo)體上、下側(cè)面哪個(gè)電勢(shì)較高?

          (2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少?

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          如圖所示,厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中,當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí),在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng).實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)電勢(shì)差U,電流I和B的關(guān)系為U=k,式中的比例系數(shù)k稱(chēng)為霍爾系數(shù).

          霍爾效應(yīng)可解釋如下:外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場(chǎng),橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差.

          設(shè)電流I是由電子定向流動(dòng)形成的,電子的平均定向速度為v,電量為e,回答下列問(wèn)題:

          (1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)__________下側(cè)面A′的電勢(shì)(填“高于”“低于”或“等于”).

          (2)電子所受的洛倫茲力的大小為_(kāi)_________.

          (3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí),電子所受的靜電力的大小為_(kāi)_________.

          (4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)k=,其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù).

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          如圖所示,為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng),距磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)L處,有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線(xiàn)框,總電阻為R,且線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直,現(xiàn)用外力F使線(xiàn)框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),規(guī)定:電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正,磁感線(xiàn)垂直紙面向里時(shí)磁通量Φ的方向?yàn)檎饬向右為正。則以下關(guān)于線(xiàn)框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化的圖象正確的是(   )

           

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          如圖所示,為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng),距磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)L處,有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線(xiàn)框,總電阻為R,且線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直,現(xiàn)用外力F使線(xiàn)框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),規(guī)定:電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正,磁感線(xiàn)垂直紙面向里時(shí)磁通量Φ的方向?yàn)檎饬向右為正。則以下關(guān)于線(xiàn)框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化的圖象正確的是

           

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