题目内容
【题目】在直径为d的圆形区域内存在着均匀磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于圆面指向纸外.一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,从磁场区域的一条直径AC上的A点沿纸面射入磁场,其速度方向与AC成角,如图所示.若此粒子在磁场区域运动过程,速度的方向一共改变了90.重力可忽略不计,求:
(1)该粒子在磁场区域内运动所用的时间t.
(2)该粒子射入时的速度大小v.
【答案】(1)(2)
【解析】试题分析:
(1)粒子在匀强磁场中运动,有
①(1分)
运动周期②(1分)
得轨道半径,周期③(2分)
粒子的速度方向改变了,所用的时间
④(1分)
(2)粒子的运动情况如图所示(图2分)
△AOD是等腰直角三角形
⑤(2分)
在△CAD中,
⑥(1分)
⑦(1分)
解得半径⑧(2分)
因此粒子射入时的速度大小
⑨(2分)
【题目】霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图12所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足UH=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与______(选填“M”或“N”)端通过导线连接.
(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表表示.
I/×10-3A | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UH/×10-3 V | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |
根据表中数据在图中的坐标纸上画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为____________×10-3 V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字).
(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图所示的测量电路.S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向______(选填“a”或“b”),S2掷向______(选填“c”或“d”).为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串接在电路中.在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间.