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如图1所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在匀强磁场中,磁场方向垂直于板的两个侧面...

如图1所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在匀强磁场中,磁场方向垂直于板的两个侧面向里,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.霍尔效应可解释如下: 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横 向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的电场力,当电场力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两 侧之间就会形成稳定的电势差.

1达到稳定时,导体板上下侧面的电势哪个高?

2若测得上侧面A和下侧面A′之间的电压为U1,磁感应强度为B1,求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?

3由于电流和电压很容易测量,因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小.若已知该导体内部单位体积内自由电子数为,电子电量为e,测得通过电流为I时,导体板上下侧面的电压为U ,求此时磁感应强度B的大小.

 

(1)下侧面A(2)(3) 【解析】试题分析:(1)导体中电子受到磁场的洛伦兹力而发生偏转,A或聚焦了电子,产生电场,两侧面间就有电势差.由左手定则可判断出电子的偏转方向,从而判断A和两侧的电荷聚集情况,聚集正电荷的一侧电势高.(2)当电场力与洛伦兹力平衡,即可求出速度;(3)根据电流微观表达式求解. (1)导体的电子定向移动形成电流,电子的运动方向与电流方向相反,电流方向向右,则电子向左运动.由左手定则判断,电子会偏向A端面, 板上出现等量的正电荷,电场线向上,所以下侧面的电势高于侧面A的电势. (2)当电场力与洛伦兹力平衡时,则有,解得: (3)由电流微观表达式得: 解得: 又 联立得:  
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在把电流表改装成电压表的实验中,把量程IA=2mA,内阻约为100Ω的电流表A改装成电压表G.测定电流表的内阻时,备有如下器材:

A.滑动变阻器(阻值范围0~50Ω,额定电流1.5A

B.电阻箱(阻值范围0~999.9Ω

C.电位器(相当于全阻值很大的滑动变阻器,阻值范围(0~10kΩ

D.电源(电动势2.0V,有内阻)

E.电源(电动势6.0V,有内阻)

F.另外有开关和导线若干

1)如果采用图1所示的电路测电流表的内阻,为提高测量精度,在以上备用器材上中,电源应该选择____,可变电阻R1应该选择_____,可变电阻R2应该选择_____.(填入选用器材的字母代号)

2)实验时要进行的步骤有:

A.按右上图所示的电路连接好电路

B.R1的阻值调至最大

C.合上S1

D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度

E.合上S2

F.调节R1R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半

G.记下R2的阻值

上述实验步骤中,有错误的步骤是_______,改正为_________________

3)若步骤G 中记录的R2阻值为150Ω,将此电流表改装成量程为3V的电压表,应串联一个阻值R =________Ω的电阻.

4)在对改装后的电压表进行校准时,发现改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一些,造成这个现象的原因是________________

A.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R的阻值偏小

B.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R的阻值偏小

C.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R的阻值偏大

D.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R的阻值偏大

5)若将此电流表改装成量程为10m A的电流表,应并联一个阻值______ Ω的电阻.

6)若将此电流表改装成量程较大的两个电流表,现有两种备选电路,如图2中的甲、乙所示,图____更为合理,另一电路不合理的理由是_________________________________

 

 

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某实验小组要描绘一只小灯泡L(2.5V0.3A)的伏安特性曲线.

实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:

电源E3.0,内阻约0.5Ω

电压表V10~3V,内阻约3kΩ

电压表V20~15V,内阻约15kΩ

电流表A10.6Ω,内阻约0.125Ω

电流表A20~3A,内阻约0.025Ω

滑动变阻器R0~5Ω

1)电压表应选择______,电流表应选择 _____

2)应选择图1中哪一个电路图进行实验?_____

3)根据图1中所选择的电路,将图2中各器件连接成完整的电路_____

4)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑动到_____端(填写).

5)根据正确的实验电路图,该小组同学测得多组电压和电流值,并在下图中画出了小灯泡L的伏安特性曲线.由图可知,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝阻值也增大,原因是_________________.当小灯泡两端电压为1.40 V时,其电阻值约为____Ω

6)将小灯泡L接入下图所示电路,通过实验釆集数据,得到了电压表示数U 随电流表示数I 变化的图象,下图的各示意图中能正确反映U−I关系的是_________.

7)若将一个上述规格的小灯泡,与10Ω的定值电阻串联,接在两端电压恒为E  = 3V的电源上(内阻不计),则通过小灯泡的电流为 ________A.(请作图求解)

 

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如图甲所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=370,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g10m/s2.已知sin370=0.6cos37=0.80,求:

1)通过导体棒的电流;

2)导体棒受到的安培力大小;

3)导体棒受到的摩擦力;

4)若其他条件不变,磁场的大小和方向可以调节,如图乙所示,其中杆b与导轨之间的摩擦力可能为零的图是.

5)若导体棒在题目所述条件下沿导轨向下运动,通过传感器测得电流随时间均匀变化,如图丙所示,求2s内安培力对导体棒的冲量大小和方向.

 

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如图所示,一个质量为m,带电量为q的正离子,从D点以某一初速度v0垂直进入匀强磁场。磁场方向垂直纸面向内,磁感应强度为B。离子的初速度方向在纸面内,与直线AB的夹角为60°。结果粒子正好穿过AB的垂线上离A点距离为L的小孔C,垂直AC的方向进入AC右边的匀强电场中。电场的方向与AC平行。离子最后打在AB直线上的B点。B到A的距离为2L。不计离子重力,离子运动轨迹始终在纸面内,求:

(1)粒子从D点入射的速度v0的大小;

(2)匀强电场的电场强度E的大小。

 

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如图所示,两平行金属导轨位于同一水平面上相距L=1m,左端与一电阻R=0.1Ω相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B=0.1T,方向竖直向下。一质量为m=0.2kg的导体棒置于导轨上,现施加一水平向右的恒力F=1N,使导体棒由静止开始向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨的动摩擦因数,重力加速度大小为g,导体棒和导轨电阻均可忽略。求

1当导体棒的速度v=1m/s时,电阻R消耗的功率;

2导体棒最大速度的大小;

3)若导体棒从静止到达最大速度的过程中,通过电阻R的电荷量为q=10C,则此过程中回路产生的焦耳热为多少.

 

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