高考物理試題庫(kù)-專題3.32-霍爾效應(yīng)(解析版)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上（選修3-1）第三部分 磁場(chǎng)專題3.32 霍爾效應(yīng)一選擇題1.(多選)(2018華南師大附中三模)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B 垂直于霍爾元件的工作面向下，當(dāng)元件中通入圖示方向的電流I 時(shí)，C、D 兩側(cè)面會(huì)形成一定的電勢(shì)差U.下列說(shuō)法中正確的是()A若C側(cè)面電勢(shì)高于D側(cè)面，則元件中形成電流的載流子帶負(fù)電B若C側(cè)面電勢(shì)高于D側(cè)面，則元件中形成電流的載流子帶正電C在地球南、北極上方測(cè)地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，元件工作面豎直放置時(shí)U最大D在地球赤道上方測(cè)地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，元件工作面豎直放置且與地球經(jīng)線垂直時(shí)，U最

2、大【參考答案】AD【名師解析】若元件的載流子帶負(fù)電，由左手定則可知，載流子受到的洛倫茲力方向向D側(cè)面偏，則C側(cè)面的電勢(shì)高于D側(cè)面的電勢(shì)，故A正確；若元件的載流子帶正電，由左手定則可知，載流子受到的洛倫茲力方向向D側(cè)面偏，則D側(cè)面的電勢(shì)高于C側(cè)面的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；在測(cè)地球南、北極上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，因磁場(chǎng)方向豎直，則元件的工作面保持水平時(shí)U最大，故C錯(cuò)誤；地球赤道上方的地磁場(chǎng)方向水平，在測(cè)地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持豎直，當(dāng)與地球經(jīng)線垂直時(shí)U最大，故D正確2如圖所示是某霍爾元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其載流子為電子，a接直流電源的正極，b接直流電源的負(fù)極，cd間輸出霍爾電壓，下列說(shuō)法正確

3、的是（ ）A. 若工作面水平，置于豎直向下的磁場(chǎng)中，c端的電勢(shì)高于d端B. cd間霍爾電壓與ab間電流大小有關(guān)C. 將該元件移至另一位置，若霍爾電壓相同，則兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同D. 在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持豎直【參考答案】ABD【名師解析】若工作面水平，置于豎直向下的磁場(chǎng)中，由于電流從a流向b，電子從b流向a，由左手定則可知，電子偏向d極，則c端的電勢(shì)高于d端，選項(xiàng)A正確；cd間霍爾電壓滿足Udq=Bqv，而I=neSv，可知U=Bdv=BdIneS，即cd間霍爾電壓與ab間電流大小有關(guān)，選項(xiàng)B正確；由以上分析可知，將該元件移至另一位置，若霍爾電壓相同，則兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)

4、弱不一定相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；地球赤道處的磁場(chǎng)與地面平行，則在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持豎直，選項(xiàng)D正確；故選ABD.點(diǎn)睛：解決本題關(guān)鍵是理解左手定則與安培定則的應(yīng)用，注意電子的移動(dòng)方向與電流方向相反，簡(jiǎn)單了解霍爾元件的基本原理。3(多選)如圖為一個(gè)電磁泵從血庫(kù)里向外抽血的結(jié)構(gòu)示意圖，長(zhǎng)方體導(dǎo)管的左、右表面絕緣，上、下表面為導(dǎo)體，管長(zhǎng)為a、內(nèi)壁高為b、寬為L(zhǎng)且內(nèi)壁光滑將導(dǎo)管放在垂直左、右表面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于充滿導(dǎo)管的血漿中帶有正、負(fù)離子，將上、下表面和電源接通，電路中會(huì)形成大小為I的電流，導(dǎo)管的前后兩側(cè)便會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差p，從而將血漿抽出，其中v為血漿流動(dòng)方向若血漿的電阻

5、率為，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下列判斷正確的是()A. 此裝置中血漿的等效電阻R=baL B. 此裝置中血漿受到安培力大小FBILC. 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可以加快血漿的外抽速度 D. 前后兩側(cè)的壓強(qiáng)差P=BIL【參考答案】ACD【名師解析】導(dǎo)體長(zhǎng)度為b，橫截面積為aL，由電阻定律可得此裝置中血漿的等效電阻為：R=baL，故A正確。導(dǎo)體長(zhǎng)度為a，故所受安培力為F=BIb，故B錯(cuò)誤。根據(jù)洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，則有qvB=qUa，解得：U=Bav，當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，則前后表面的電勢(shì)差U增大，導(dǎo)致電場(chǎng)力增大，則會(huì)加快血漿的外抽速度，故C正確；壓強(qiáng)公式得可得：p=FS=B

6、IbbL=BIL，故D正確。故選ACD。4如圖所示，寬度為d、厚度為h的金屬導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)該導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上、下表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(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和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為,式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)，設(shè)載流子的電荷量大小為q,金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)目為n,(電流I=nqsv,其中s=dh,v表示自由電子定向移動(dòng)的速率)下列說(shuō)法正確的是( )A. 導(dǎo)體上表面的電勢(shì)大于下表面的電勢(shì) B. 霍爾系數(shù)為K=1neC. 載流子所受靜電力的大小eU/d D. 載流子所受洛倫茲力的大小eBv【參考答案】B

7、D【名師解析】導(dǎo)體的電子定向移動(dòng)形成電流，電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，電流方向向右，則電子向左運(yùn)動(dòng)由左手定則判斷，電子會(huì)偏向上表面，下表面上出現(xiàn)等量的正電荷，電場(chǎng)線向上，導(dǎo)體上表面的電勢(shì)小于下表面的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，則有eUh=evB ，得U=hvB導(dǎo)體中通過(guò)的電流為 I=nevdh，由U=kIB得，hvB=kIBd 解得：k=1ne ，故B正確；電子所受靜電力的大小為：F靜=eE=eU/h，故C錯(cuò)誤；電子所受的洛倫茲力的大小為：F洛=eBv，故D正確?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】：所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象霍爾效應(yīng)在新課標(biāo)

8、教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識(shí)都是考生應(yīng)該掌握的對(duì)于開放性物理試題，要有較強(qiáng)的閱讀能力和獲取信息能力。5.（2018浙江十校聯(lián)盟）如圖所示為某種電磁泵模型的示意圖，泵體是長(zhǎng)為L(zhǎng)1，寬與高均為L(zhǎng)2的長(zhǎng)方體。泵體處在方向垂直向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，泵體的上下表面接電壓為U的電源（內(nèi)阻不計(jì)），理想電流表示數(shù)為I。若電磁泵和水面高度差為h，液體的電阻率為，在t時(shí)間內(nèi)抽取液體的質(zhì)量為m，不計(jì)液體在流動(dòng)中和管壁之間的阻力，取重力加速度為g，則A泵體下表面應(yīng)接電源正極 B電磁泵對(duì)液體產(chǎn)生的推力大小為BIL1，C電源提供的電功率為 D質(zhì)量為m的液體離開泵體時(shí)的動(dòng)能UIt-mgh- I2

9、t【參考答案】.D【命題意圖】本題考查電磁泵、安培力、電阻定律、電功率、能量守恒定律及其相關(guān)的物理知識(shí)，意在考查綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力?！窘忸}思路】液體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中流動(dòng)過(guò)程，可視為電流I受到安培力作用，安培力方向指向左側(cè)，根據(jù)左手定則，泵體中電流方向豎直向下，泵體下表面應(yīng)接電源負(fù)極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電磁泵對(duì)液體的推力等于安培力，為BIL2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；泵體內(nèi)液體電阻R=，電源提供的電功率P=UI=U2/R=，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。在t時(shí)間內(nèi)電流做功W電=UIt，泵體內(nèi)液體電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q= I2Rt= I2 t，根據(jù)能量守恒定律，質(zhì)量為m的液體離開泵體時(shí)的動(dòng)能Ek=UIt-mgh-I2Rt

10、= UIt-mgh- I2 t，選項(xiàng)D正確。6磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)。如圖所示，平行金屬板之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束含有大量正、負(fù)帶電粒子的的等離子體，沿圖中所示方向噴入磁場(chǎng)，圖中虛線框部分相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，把兩個(gè)極板與用電器相連，則（）A. 用電器中的電流方向從B到AB. 用電器中的電流方向從A到BC. 若只增大帶電粒子電量，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)增大D. 若只增大噴入粒子的速度，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)增大【參考答案】BD【名師解析】首先對(duì)等離子體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析：開始時(shí)由左手定則判斷正離子所受洛倫茲力方向向上（負(fù)離子所受洛倫茲力方向向下），則正離子向上板聚集，負(fù)離子則向下板聚集，兩板間產(chǎn)生了電勢(shì)差，即金屬板變

11、為一電源，且上板為正極下板為負(fù)極，所以通過(guò)用電器的電流方向從A到B，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此后的正離子除受到向上的洛倫茲力f外還受到向下的電場(chǎng)力F，最終兩力達(dá)到平衡，即最終等離子體將勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，因f=qvB，F(xiàn)=qEd，則：qvB=qEd，解得E=Bdv，所以電動(dòng)勢(shì)E與速度v及磁場(chǎng)B成正比，與帶電粒子的電量無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；故選BD。點(diǎn)睛：正確分析離子的受力情況是解決本題的關(guān)鍵。先根據(jù)左手定則判斷等離子體的正離子（或負(fù)離子）所受洛倫茲力的方向，從而知道金屬板的電勢(shì)高低，進(jìn)一步受力分析結(jié)合牛頓第二定律可得出最終等離子體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力等于電場(chǎng)力，分析電動(dòng)勢(shì)的決定因

12、素。7(高考江蘇卷)如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為 I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B 與 I 成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為 IH，與其前后表面相連的電壓表測(cè)出的霍爾電壓 UH 滿足：UHk，式中k為霍爾系數(shù)，D為霍爾元件兩側(cè)面間的距離電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件的電阻可以忽略，則()A霍爾元件前表面的電勢(shì)低于后表面 B若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，電壓表將反偏CIH與I成正比 D電壓表的示數(shù)與RL 消耗的電功率成正比【參考答案】CD【名師解析】當(dāng)霍爾元件通有電流IH時(shí)，根據(jù)左手定則，電子將向霍爾元件的后表面運(yùn)動(dòng)，故霍爾元件的前表

13、面電勢(shì)較高若將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向換向，IH方向變化，根據(jù)左手定則，電子仍向霍爾元件的后表面運(yùn)動(dòng)，故仍是霍爾元件的前表面電勢(shì)較高，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；因R與RL并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)分流，得IHI，故IH與I成正比， 選項(xiàng)C正確；由于B與I成正比，設(shè)BAI，則ILI，PLIRL，故UHkPL，知UHPL，選項(xiàng)D正確8當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)，這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電壓.科學(xué)技術(shù)中常常利用霍爾效應(yīng)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.如圖所示為一金屬導(dǎo)體，規(guī)格已在圖中標(biāo)出，若已知通過(guò)導(dǎo)體的電流為I，電壓表示數(shù)為U，電子的電荷

14、量為e，則被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于前后表面)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(已知電流的微觀表達(dá)式為I=nsvq，其中n為導(dǎo)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，s為導(dǎo)體的截面積，v為電荷定向移動(dòng)的速率，q為電荷的帶電量)()A. IneaU B. InebU C. neaUI D. nebUI【參考答案】D【名師解析】磁場(chǎng)方向向下，電子向左移動(dòng)，根據(jù)左手定則，電子向上表面偏轉(zhuǎn)根據(jù)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即eUa=evB，且電流微觀表達(dá)式，I=neSv=neabv，得v=Ineab，因此B=nebUI，D正確【點(diǎn)睛】定向移動(dòng)的電子受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在前后表面間形成電勢(shì)差，電子到達(dá)的表面帶負(fù)電，電勢(shì)較低.最終電子在電

15、場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡求出單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡二計(jì)算題1.（2017洛陽(yáng)一模）示波器的主要結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為：電子槍中的加速電場(chǎng)、兩水平放置的平行金屬板中的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和豎直放置的熒光屏組成，如圖所示。若已知加速電場(chǎng)的電壓為U1。兩平行金屬板的板長(zhǎng)、板間距離均為d，熒光屏距兩平行金屬板右側(cè)的距離也為d。電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為-e的電子，從兩平行金屬板的中央穿過(guò)，打在熒光屏的中點(diǎn)O。不計(jì)電子在進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的速度及電子重力。若兩金屬板間只存在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2，電子

16、會(huì)打在熒光屏上某點(diǎn)，該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為d。求U1和U2的比值。【參考答案】【名師解析】在電子加速過(guò)程中，由動(dòng)能定理得 e U1=mv02，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)做類平拋運(yùn)動(dòng)，如圖所示。在此過(guò)程中，電子的水平位移：d=v0t，電子的加速度：a=，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)：E=電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的位移：y=at2，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的偏向角為，則：tan=打在熒光屏上的亮點(diǎn)的位置距O點(diǎn)的距離：Y=y+d tan由題意可知;Y=3d/2,由以上各式聯(lián)立解得：=。2壓力波測(cè)量?jī)x可將待測(cè)壓力波轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，其原理如圖1所示，壓力波p（t）進(jìn)入彈性盒后，通過(guò)與鉸鏈O相連的“”型輕桿L，驅(qū)動(dòng)桿端頭A處的微

17、型霍爾片在磁場(chǎng)中沿x軸方向做微小振動(dòng)，其位移x與壓力p成正比（x=p,0）?；魻柶姆糯髨D如圖2所示，它由長(zhǎng)寬厚=abd，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的N型半導(dǎo)體制成，磁場(chǎng)方向垂直于x軸向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=B0(1-x)，0。無(wú)壓力波輸入時(shí)，霍爾片靜止在x=0處，此時(shí)給霍爾片通以沿C1C2方向的電流I，則在側(cè)面上D1、D2兩點(diǎn)間產(chǎn)生霍爾電壓U0.（1）指出D1、D2兩點(diǎn)那點(diǎn)電勢(shì)高；（2）推導(dǎo)出U0與I、B0之間的關(guān)系式（提示：電流I與自由電子定向移動(dòng)速率v之間關(guān)系為I=nevbd，其中e為電子電荷量）；（3）彈性盒中輸入壓力波p（t），霍爾片中通以相同的電流，測(cè)得霍爾電壓UH隨時(shí)間t變化圖像

18、如圖3，忽略霍爾片在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所的電動(dòng)勢(shì)和阻尼，求壓力波的振幅和頻率。（結(jié)果用U0、U1、t0、及）【參考答案】(1) D1點(diǎn)電勢(shì)高 (2) U0=1neIB0d (3) A=1(1-U1U0) ，f=12t0【名師解析】【分析】由左手定則可判定電子偏向D2邊，所以D1邊電勢(shì)高；當(dāng)電壓為U0時(shí)，電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故電場(chǎng)力等于洛倫茲力，根據(jù)電流I與自由電子定向移動(dòng)速率v之間關(guān)系為I=nevbd求出U0與I、B0之間的關(guān)系式；圖像結(jié)合輕桿運(yùn)動(dòng)可知，0-t0內(nèi)，輕桿向一側(cè)運(yùn)動(dòng)至最遠(yuǎn)點(diǎn)又返回至原點(diǎn)，則可知輕桿的運(yùn)動(dòng)周期，當(dāng)桿運(yùn)動(dòng)至最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，電壓最小，結(jié)合U0與I、B0之間的關(guān)系式求出壓力波的振幅。解

19、：（1）電流方向?yàn)镃1C2，則電子運(yùn)動(dòng)方向?yàn)镃2C1，由左手定則可判定電子偏向D2邊，所以D1邊電勢(shì)高；（2）當(dāng)電壓為U0時(shí)，電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故電場(chǎng)力等于洛倫茲力qvB0=qU0b 由電流I=nevbd 得：v=Inebd 將帶入得U0=IB0ned（3）圖像結(jié)合輕桿運(yùn)動(dòng)可知，0-t0內(nèi)，輕桿向一側(cè)運(yùn)動(dòng)至最遠(yuǎn)點(diǎn)又返回至原點(diǎn)，則輕桿的運(yùn)動(dòng)周期為T=2t0所以，頻率為:f=12t0當(dāng)桿運(yùn)動(dòng)至最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，電壓最小，即取U1，此時(shí)B=B0(1-|x|) 取x正向最遠(yuǎn)處為振幅A，有：U1=IB0ned(1-A) 所以：U0U1=IB0nedIB0(1-A)ned=11-A解得：A=U0-U1U0根據(jù)壓力

20、與唯一關(guān)系x=p可得p=x因此壓力最大振幅為：pm=U0-U1U031879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，并沿垂直磁場(chǎng)方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向電勢(shì)差，這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)橫向的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差(1)如圖甲所示，某長(zhǎng)方體導(dǎo)體abcdabcd的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，自由電子電荷量為e，導(dǎo)體處在與abba面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.在導(dǎo)體中通有垂直于bccb面的恒定電流，若測(cè)得通過(guò)導(dǎo)體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢(shì)差為UH，此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子

21、的個(gè)數(shù)為_(2)對(duì)于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H1nq定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對(duì)橫截面(相當(dāng)于圖甲中的abba面)的面積可以在0.1 cm2以下，因此可以用來(lái)較精確地測(cè)量空間某一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，其中探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對(duì)橫截面與探桿垂直這種儀器既可以控制通過(guò)探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測(cè)探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)差UH，并自動(dòng)計(jì)算出探頭所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)在利用上述儀器

22、測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的過(guò)程中，對(duì)控桿的放置方位要求為：_.要計(jì)算出所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，除了要知道H、I、UH外，還需要知道物理量_推導(dǎo)出用上述物理量表示所測(cè)位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式：_.【參考答案】 B0IeUHl ; 應(yīng)調(diào)整探桿的放置位置(或調(diào)整探頭的方位)，使霍爾電勢(shì)差達(dá)到最大(或使探桿與磁場(chǎng)方向平行；使探頭的正對(duì)橫截面與磁場(chǎng)方向垂直；abba面與磁場(chǎng)方向垂直); 探頭沿磁場(chǎng)方向的寬度l; B=UHlHI ;【名師解析】（1）設(shè)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，自由電子定向移動(dòng)的速率為v，則有I=nehlv當(dāng)形成恒定電流時(shí)，自由電子所受電場(chǎng)力與洛侖茲力相等，因此有：evB0=eUHh解得n=B

23、0IeUHl（2）應(yīng)調(diào)整探桿的放置方位（或調(diào)整探頭的方位），使霍爾電勢(shì)差達(dá)到最大（或使探桿與磁場(chǎng)方向平行；探頭的正對(duì)橫截面與磁場(chǎng)方向垂直；ab ba面與磁場(chǎng)方 向垂直）設(shè)探頭中的載流子所帶電荷量為q，根據(jù)上述分析可知，探頭處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，當(dāng)通有恒定電流I，產(chǎn)生最大穩(wěn)定霍爾電壓UH時(shí)，有 qvB=qUHh又因 I=nqhlv和H=1nq聯(lián)立可解得B=UHlHI所以還需要知道探頭沿磁場(chǎng)方向的寬度l4.（2018北京延慶一模）電磁學(xué)理論徹底改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)和人類的生活。我們生活中常見(jiàn)的力除了引力就是電磁力，通常所說(shuō)的彈力、摩擦力本質(zhì)上都是電磁力。按照畢奧薩伐爾定律，一小段通電導(dǎo)線產(chǎn)

24、生的磁場(chǎng)，如圖甲，在與之垂直的方向上距離r處的P點(diǎn)，磁感強(qiáng)度為，式中I為導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度，l為該小段導(dǎo)線的長(zhǎng)度，0稱作真空磁導(dǎo)率，是一個(gè)常量。prI圖甲r圖乙（1）一個(gè)電量為q1的帶正電粒子，以平行于導(dǎo)線方向的速度v1通過(guò)p點(diǎn)時(shí)求粒子受到的洛倫茲力大?。?）簡(jiǎn)要說(shuō)明在分析q1受力時(shí)為什么不考慮導(dǎo)線中的電荷對(duì)粒子的庫(kù)侖力（3）運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)，與一小段導(dǎo)線類似，也可以用畢奧薩伐爾定律進(jìn)行分析。若把導(dǎo)線換成電量為q2帶正電的粒子，速度為v2方向與v1相同，如圖乙，則它們之間既有電場(chǎng)力又有磁場(chǎng)力。a.指出兩電荷間洛倫茲力方向相斥還是相吸b.在研究陰極射線（電子束）時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)陰極射線總是發(fā)散的，請(qǐng)

25、根據(jù)計(jì)算說(shuō)明其中原因。已知真空磁導(dǎo)率0=410-7Tm/A，靜電力常量k=9109Nm2/C2?！久麕熃馕觥?（20分）（1）由洛倫茲力公式 -（3分）（2）導(dǎo)線內(nèi)部既有正電荷又有負(fù)電荷，對(duì)P點(diǎn)帶電粒子的庫(kù)侖力相互抵消 -（3分）（3）a.相吸 -（2分）b.分析陰極射線中的任意兩個(gè)電子，如答題圖它們之間的庫(kù)侖力為斥力 -（1分）大小為 -（1分）磁場(chǎng)力為引力 -（1分）分析右側(cè)電子洛倫茲力大小為 -（1分）其中B為左側(cè)電子在該處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度在一小段時(shí)間t內(nèi)， -（3分）帶入式得 -（2分）只需比較k與的大小關(guān)系，由于陰極射線中電子速度遠(yuǎn)小于光速 -（1分）可得，即陰極射線間互相排斥，所以會(huì)發(fā)散 -（2分）5.現(xiàn)在很多家庭或者單位剛裝修結(jié)束，都要進(jìn)行空氣檢測(cè)和治理某環(huán)保設(shè)備裝置可用于氣體中有害離子