20xx高考物理總復(fù)習(xí)單元綜合測(cè)試8：磁場(chǎng)(文件)
【正文】 臺(tái)面上，兩環(huán)分別在兩個(gè)互相平行的、相距為 20 cm 的豎直面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)面間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩球的最高點(diǎn) A 和 C間接有一內(nèi)阻為 Ω的電源，連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)．今有 一根質(zhì)量為 10 g，電阻為 Ω 的棒置于兩環(huán)內(nèi)側(cè)且可順環(huán)滑動(dòng)，而棒恰好靜止于如圖 11 所示的水平位置，它與圓弧的兩接觸點(diǎn) P、 Q和圓弧最低點(diǎn)間所夾的弧對(duì)應(yīng)的圓心角均為 θ＝ 60176。取重力加速度 g＝ 10 m/s2.試求此電源電動(dòng)勢(shì) E 的大小． 圖 12 解析： 在圖中，從左向右看，棒 PQ的受力如圖 12 所示，棒所受的重力和安培力 FB的合力與環(huán)對(duì)棒的彈力 FN是一對(duì)平衡力，且 FB＝ mgtanθ＝ 3mg 而 FB＝ IBL，所以 I＝ 3mgBL ＝ 3 10 10－ 3 10 A＝ 1 A 在右圖所示的電路中兩個(gè)圓環(huán)分別連入電路中的電阻為 R，則 R＝93 ?9－93?9 Ω＝ 2 Ω 由閉合電路歐姆定律得 E＝ I(r＋ 2R＋ R 棒 ) ＝ 1 (＋ 2 2＋ ) V＝ 6 V 答案： 6 V 第 7 頁 共 9 頁 圖 13 14． (20xx北京高考 )利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域． 如圖 15 甲，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng) B 中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面 a、 b 間通以電流 I 時(shí)，另外兩側(cè) c、 f 間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是 c、 f 間建立起電場(chǎng) EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差 等時(shí)， EH 和 UH 達(dá)到穩(wěn)定值， UH 的大小與 I 和 B 以及霍爾元件厚度 d 之間滿足關(guān)系式 UH＝ RHIBd ，其中比例系數(shù) RH 稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)． (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度 (c、 f 間距 )為 l，請(qǐng)寫出 UH 和 EH 的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖 15 甲中 c、 f 哪端的電勢(shì)高； (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為 n，電子的電荷量為 e，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù) RH 的表達(dá)式． (通過橫截面積 S 的電流 I＝ nevS，其 中 v 是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率 )； 圖 15 (3)圖 15 乙是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著 m 個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反．霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近．當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖象如圖 15 丙所示． a．若在時(shí)間 t 內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為 P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速 N 的表達(dá)式． b．利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程．除此之外，請(qǐng)你展開 “ 智慧的翅膀 ” ，提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想． 第 9 頁 共 9 頁 解析： (1)UH＝ EHl； c 端電勢(shì)高． (2)由 UH＝ RHIBd① 得 RH＝ UH dIB＝ EHl dIB② 當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí) eEH＝ evB 得 EH＝ vB③ 又 I＝ ne
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