知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（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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2．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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3．霍尔元件是一种敏感元件，它能够将非电学量转换为这个电学量．

难度：较易

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4．（2015秋•天津校级期末）磁流体发电是一项新兴技术，如图所示．平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极．
图中A、B板哪一个是电源的正极？（填写“A”或“B”），若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v，出之于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是．

难度：较易

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5．（2015秋•海安县校级期中）如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，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．设电流I是由自由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为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，电子所受静电力的大小为    ．

难度：中等

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6．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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7．（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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8．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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9．（2014秋•西城区校级期末）如图所示，厚度为h，宽度为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，当电流向右通过导体板时，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．
设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，导体板单位体积中电子的个数为n，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）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为    ．
（3）根据题中所给条件，可求得霍尔系数K为    ．

难度：中等

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10．一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