知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1． “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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2．（2016•闸北区一模）做磁共振（MRI）检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流．某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径约为5.0cm，电阻约为5000Ω．如图，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.4s内从0.8T均匀地减为零，可得该圈肌肉组织中的感应电动势E= V，该圈肌肉组织中产生的发热功率P= W．

难度：中等

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3．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1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U_H，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足U_H=K
IB
d
，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1所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与    （填“M”或“N”）端通过导线相连．
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的U_H值，记录数据如下表所示．
I（×10^-3A） 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
U_H（×10^-3V） 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U_H-I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为    ×10^-3V•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2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）．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S₁掷向    （填“a”或“b”），S₂掷向    （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联在电路中．在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件    和    （填器件代号）之间．

难度：较易

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4．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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5．霍尔效应是电磁现象之一，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．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流强度为I的电流，同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场，则在M、N间出现大小为U_H的电压，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足UH=k
IB
d
，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甲所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与    （选填“M”或“N”）端通过导线相连．

（2）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乙所示的测量电路，S₁、S₂均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）．为使电流从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”）．
（3）已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的U_H值，记录数据如表所示．
I（×10^-3A） 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
U_H（×10^-3V） 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U_H-I图线，请利用图线求出该材料的霍尔系数为    ×10^-3V•m•A^-1•T^-1（保留2位有效数字）．

难度：中等

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6．（2015秋•盐城校级月考）如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，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．实验表明，当磁场不太强时电势差为U，电流I和B的关系为U=k
IB
d
，式中的比例系数k称为霍尔系数．
霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦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伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．
设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：
（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势    下侧面A的电势（填高于、低于或等于）．
（2）电子所受的洛伦兹力的大小为    ．
（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为    ．

难度：较难

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7．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1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U_H，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足U_H=K
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d
，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1所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与    （填“M”或“N”）端通过导线相连．
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的U_H值，记录数据如下表所示．
I（×10^-3A） 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
U_H（×10^-3V） 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在给定区域内画出U_H-I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为    ×10^-3V•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2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）．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S₁掷向    （填“a”或“b”），S₂掷向    （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联在电路中．在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件    和    （填器件代号）之间．

难度：较难

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8．（2012秋•岳阳校级月考）一长方形金属块放在匀强磁场中，M为上表面，N为下表面，金属块通有电流（如图所示），则稳定时上下表面的电势关系为：φ_M φ_N．

难度：中等

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9．一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示，在动脉血管的左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表．设血管的直径是d，磁场的磁感强度为B，电压表测出的电压为U．试求血流速度v= 和流量Q= （即指单位时间内流过血管截面的血液体积）

难度：中等

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I（×10^-3A）	3.0	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0
U_H（×10^-3V）	1.1	1.9	3.4	4.5	6.2	6.8