知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．图乙为霍尔元件的工作原理图．当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（　　）

A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小

B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高

C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的

D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小

难度：易

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2． “大洋一号”是我国首次组织的横跨三大洋的远洋考察船，在航行过程中，海洋工作者可以根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测定海水的速度．假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=0.5×10^-4T，水流是南北流向，如图所示，将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两极极板平行于水流方向．若两电极距离L=10m，与两电极相连的灵敏电压表读数U=0.2mV，则海水的流速大小为 ______ m/s．

难度：较易

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3．

电磁流量计广泛应用于测量可导电液体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道．其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度B的匀强磁场，磁场方向垂直前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（　　）

A． $%20%5Cfrac%20%7BI%7D%7BB%7D$ $%28bR%2B%CF%81%20%5Cfrac%20%7Bc%7D%7Ba%7D%29$

B． $%20%5Cfrac%20%7BI%7D%7BB%7D$ $%28aR%2B%CF%81%20%5Cfrac%20%7Bb%7D%7Bc%7D%29$

C． $%20%5Cfrac%20%7BI%7D%7BB%7D$ $%28cR%2B%CF%81%20%5Cfrac%20%7Ba%7D%7Bb%7D%29$

D． $%20%5Cfrac%20%7BI%7D%7BB%7D$ $%28R%2B%CF%81%20%5Cfrac%20%7Bbc%7D%7Ba%7D%29$

难度：较难

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4．

如图所示，X₁、X₂，Y₁、Y₂，Z₁、Z₂分别表示导体板左、右，上、下，前、后六个侧面，将其置于垂直Z₁、Z₂面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流I通过导体板时，在导体板的两侧面之间产生霍耳电压U_H．已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv．实验中导体板尺寸、电流I和磁感应强度B保持不变，下列说法正确的是（　　）

A．导体内自由电子只受洛伦兹力作用

B．U_H存在于导体的Z₁、Z₂两面之间

C．单位体积内的自由电子数n越大，U_H越小

D．通过测量U_H，可用R= $%20%5Cfrac%20%7BU%7D%7BI%7D$ 求得导体X₁、X₂两面间的电阻

难度：较易

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5．目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压．请你判断：在图示磁极配置的情况下，金属板 ______ （选填“A”或“B”）的电势较高，通过电阻R的电流方向是 ______ （选填“a→b”或“b→a”）．

难度：较易

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6．

目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）沿如图所示方向射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是（　　）

A．A板带正电

B．有电流从b经用电器流向a

C．金属板A、B间的电场方向向下

D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力

难度：较易

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7．

磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图所示．把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流．设该气流的导电率（电阻率的倒数）为σ，则（　　）

A．该磁流体发电机模型的内阻为r= $%20%5Cfrac%20%7BL%7D%7B%CF%83ab%7D$

B．产生的感应电动势为E=Bav

C．流过外电阻R的电流强度I= $%20%5Cfrac%20%7BBLv%7D%7BR%2B%20%5Cfrac%20%7BL%7D%7B%CF%83ab%7D%7D$

D．该磁流体发电机模型的路端电压为 $%20%5Cfrac%20%7BBLvR%7D%7BR%2B%CF%83%20%5Cfrac%20%7BL%7D%7Bab%7D%7D$

难度：中等

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8．

如图所示，一正方形盒子处于方向竖直向上，磁感应强度为B的匀强磁场中，盒子的边长为L，盒子的前后两面为金属板，其余四面均为绝缘材料，在盒的左面正中间和底面上各有一小孔，底面小孔的位置可沿底面中线MN移动．现有带负电、电量为Q的液滴持续从左侧小孔以某一水平速度进入盒内，液滴到达金属板和底板（落在底板的液滴，仍将向前后金属板运动且最终到达前后金属板，所有液滴将电荷量全部传给金属板后即被引出盒子）．形成稳定的电势差后，立即移动底部小孔的位置，恰能使射入的所有液滴都能从底部的小孔穿出，测出此时小孔到M点的距离d．下列说法正确的是（　　）

A．稳定后，前金属板电势较高

B．稳定后，液滴将做圆周运动

C．稳定电压U=Bd $%20%5Csqrt%20%7B%20%5Cfrac%20%7BLg%7D%7B2%7D%7D$

D．稳定电压U=Bd $%20%5Csqrt%20%7BLg%7D$

难度：易

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9．

为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速，假设海洋某处的地磁场竖直分量B=0.5×10^-4T，水流是南北流向，如图所示，将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向．若两电极相距L=10m，与两电极相连的灵敏电压读数U=0.2mV，则海水的流速大小为（　　）

A．4m/s

B．40cm/s

C．4cm/s

D．4mm/s

难度：较易

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10．单位是时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）．由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计．它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成．传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直．当导电液体流过测量管时，在电极a、c的间出现感应电东势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q．设磁场均匀恒定，磁感应强度为B．
（1）已知D=0.40m，B=2.5×10^-3T，Q=0.12³/s，设液体在测量管内各处流速相同，试求E的大小（π取3.0）
（2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值．但实际显示却为负值．经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出．因为已加压充满管道．不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法；
（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R．a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数．试以E、R．r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响．

难度：较难

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