题目内容
12.如图所示,宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过该导体时,在导体的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明:当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为:U=K$\frac{IB}{d}$,式中的比例系数K称为霍尔系数.设载流子的电量为q,下列说法正确的是( )A. | 载流子所受静电力的大小F=q$\frac{U}{d}$ | |
B. | 导体上表面的电势一定大于下表面的电势 | |
C. | 霍尔系数为K=$\frac{1}{nq}$,其中n为导体单位长度上的电荷数 | |
D. | 载流子所受洛伦兹力的大小F洛=$\frac{BI}{nhd}$,其中n为导体单位体积内的电荷数 |
分析 根据左手定则判断载流子的偏转方向,从而判断电势的高低.抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡,结合电流的微观表达式求出霍尔系数的大小.
解答 解:A、静电力大小应为:$F=q\frac{U}{h}$,故A错误;
B、洛伦兹力向上,但载流子的电性是不确定的,故无法判断上表面的电性,故无法比较上下表面的电势高低,故B错误;
C、对于载流子,静电力和洛伦兹力平衡,故:
qvB=q$\frac{U}{h}$
电流微观表达式为:
I=nqSv
故:U=Bhv=$\frac{hIB}{nSq}$
由于S=hd,故U=$\frac{IB}{nqd}$=K$\frac{IB}{d}$,故k=$\frac{1}{nq}$,其中n为导体单位体积上的电荷数,故C错误;
D、载流子所受洛伦兹力的大小F洛=qvB,其中$v=\frac{I}{nqS}=\frac{I}{nqdh}$,可得${F_洛}=\frac{BI}{ndh}$,故D正确;
故选:D.
点评 解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向,注意偏转的可能是正电荷,也可能是负电荷,掌握电流的微观表达式,结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解.
练习册系列答案
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7.某校物理兴趣小组的同学对“水果电池”进行了实验探究,设计了如下实验.
①选择最佳电极材料的探究实验:保持极板间的距离为1.5cm,极板的有效面积为4.5cm2,选用不同的金属材料作电极.表为实验数据.
根据以上数据,选用锌-铜金属材料做电极制成的水果电池效果好.
②根据以上数据可以知道,水果电池的内阻很大,为了测定水果电池的电动势和内阻,兴趣小组的同学利用电阻箱和电流表组成电路来测定水果电池的电动势和内阻.
a.在如图1的方框中画出实验电路图
b.如图2,是一正在测量中的电阻箱示意图,则该电阻箱的读数为2635Ω.
c.表为某次实验的数据
根据表中数据在坐标纸中作出R-$\frac{1}{I}$关系图象如图3所示,根据图象可以得水果电池的内阻r为5000Ω,电动势E为1.0V.
①选择最佳电极材料的探究实验:保持极板间的距离为1.5cm,极板的有效面积为4.5cm2,选用不同的金属材料作电极.表为实验数据.
铁-锌 | 铁-铜 | 锌-铜 | 铝-铜 | |||||
短路电流 I/μA | 开路电压 U/V | 短路电流 I/μA | 开路电压 U/V | 短路电流 I/μA | 开路电压 U/V | 短路电流 I/μA | 开路电压 U/V | |
苹果 | 60 | 0.55 | 70 | 0.60 | 125 | 0.95 | 90 | 0.65 |
梨 | 30 | 0.40 | 40 | 0.50 | 90 | 0.60 | 20 | 0.20 |
菠萝 | 140 | 0.55 | 90 | 0.45 | 220 | 1.00 | 100 | 0.50 |
橙子 | 200 | 0.78 | 185 | 0.70 | 245 | 1.05 | 170 | 0.75 |
番茄 | 120 | 0.55 | 110 | 0.36 | 190 | 0.70 | 100 | 0.30h |
根据以上数据,选用锌-铜金属材料做电极制成的水果电池效果好.
②根据以上数据可以知道,水果电池的内阻很大,为了测定水果电池的电动势和内阻,兴趣小组的同学利用电阻箱和电流表组成电路来测定水果电池的电动势和内阻.
a.在如图1的方框中画出实验电路图
b.如图2,是一正在测量中的电阻箱示意图,则该电阻箱的读数为2635Ω.
c.表为某次实验的数据
电阻箱R/Ω | 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 |
电流表示数I/μA | 182 | 167 | 153 | 143 | 133 |
$\frac{1}{I}$/mA-1 | 5.46 | 5.99 | 6.54 | 6.99 | 7.52 |
2.一个位于x=0处的波源,从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,其振动图象如图所示.该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为10m/s.则关于在x=10m处的质点P,下列说法正确的有是( )
A. | 质点P开始振动的方向沿y轴正方向 | |
B. | 质点P的周期为0.4s,它的运动速度为10m/s | |
C. | 质点P已经开始振动后,若某时刻波源在波峰,则质点P一定在波谷 | |
D. | 质点P已经开始振动后,若某时刻波源在波谷,则质点P也一定在波谷 | |
E. | 若某时刻质点P振动的速度方向沿y轴负方向,则该时刻波源处质点振动的速度方向沿y轴正方向 |