《磁强计》磁强计

1多选题

(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的流I，C、D两侧面会形成电势差，该电势差可以反映磁感应强度B的强弱，则下列说法中正确的是（　　）

若元件的载流子是正离子，则C侧面电势高于D侧面电势

若元件的载流子是自由电子，则D侧面电势高于C侧面电势

在测地球北极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

题目答案

ABC

答案解析

分析：

根据左手定则判断洛伦兹力的方向，确定电子的偏转方向，从而确定侧面电势的高低．测量地磁场强弱时，让地磁场垂直通过元件的工作面，通过地磁场的方向确定工作面的位置．

解答：

解：A、若元件的载流子是正离子，由左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则C侧面的电势高于D侧面的电势，故A正确；

B、若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则D侧面的电势高于C侧面的电势．故B正确．

C、在测定地球两极上方地磁场强弱时，应将元件的工作面保持水平，让磁场垂直通过，故C正确；

D、地球赤道上方的地磁场方向水平，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直．故D错误．

故选：ABC．

点评：

解决本题的关键知道霍尔效应的原理，知道带电粒子受到电场力和洛伦兹力平衡，注意电子与正离子的电性不同，导致洛伦兹力方向不同．

2单选题

如图1所示，正方形线框abcd放在绝缘水平面上，导体框的质量为m=1kg，边长L=1m，电阻R=0.1Ω，mn为bc边中垂线，由t=0时刻开始在mn左侧的线框区域内加一竖直向下的磁场，其磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，在mn右侧的线框区域内加一竖直向上、磁感应强度为B$_2$=0.5T的匀强磁场，线框abcd的四边为磁场的边界．若导线框与长板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，它们之间的动摩擦因数μ=0.3，g=10m/s_，则下列说法正确的是（　　）

导线框中的感应电动势为0.5V

t=0.5s时刻，导线框中感应电流为0

导线框中产生俯视逆时针方向的感应电流

导线框一直静止在绝缘水平面上

题目答案

答案解析

分析：

根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及安培力表达式，并依据楞次定律与左手定则来判定感应电流方向与安培力方向，从而即可一一求解．

解答：

解：A、根据题意，穿过线圈的磁通量与时间的变化表达式B=t-0.5(T)，

那么由电磁感应定律，则有感应电动势为：E=$\frac {△B}{△t}$S=1×1_=1V，故A错误；

BC、根据楞次定律，可知，穿过线圈的磁通量，先向上减小，后向下增大，因此产生的感应电流俯视逆时针方向，当在t=0.5s时，线框的感应电流为：I=$\frac {E}{R}$=$\frac {1}{0.1}$A=10A，故B错误，C正确；

D、依据安培力表达式，那么ab边安培力大小为：F$_1$=B$_1$IL=1×10×1=10N；

而cd边安培力大小为：F$_2$=B$_2$IL=0.5×10×1=5N，根据左手定则可知，它们的安培力方向相同，因此导线框所受的安培力大小为15N，方向水平向右，

由滑动摩擦力公式有：f=μN=0.3×1×10=3N，由上分析可知，安培力大于3N，线框会运动，故D错误；

故选：C．

点评：

考查法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的内容，掌握楞次定律的应用，理解左手定则的内容，注意穿过线圈磁通量的磁场方向不同，则会出现相互抵消现象．

3多选题

(多选)电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制．转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲．开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙．转把转动永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电势差，已知电势差与车速关系如图丙，以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　）

为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上下端分别为N、S 极

按图甲顺时针转动把手，车速变快

图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的电势差

若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，不影响车速控制

题目答案

答案解析

分析：

根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化．

解答：

解：A、由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为N、S 极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故A错误；

B、当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B正确；

C、根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不一定在霍尔器件的左右侧面，也可能在前后表面，故C错误；

D、当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D正确；

故选：BD．

点评：

考查霍尔元件的工作原理，掌握“霍尔转把”结构图，理解霍尔器件能输出控制车速的电势差与什么因素有关，注意图丙中电势差的正负，不会影响车速．

4单选题

北半球海洋某处，地磁场水平分量B$_1$=0.8×10_T，竖直分量B$_2$=0.5×10_T，海水向北流动．海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L=20m，如图所示．与两极板相连的电压表(可看作理想电压表)示数为U=0.2mV，则(　　)

西侧极板电势高，东侧极板电势低，且海水的流速大小为0.125m/s

西侧极板电势高，东侧极板电势低，且海水的流速大小为0.2m/s

西侧极板电势低，东侧极板电势高，且海水的流速大小为0.125m/s

西侧极板电势低，东侧极板电势高，且海水的流速大小为0.2m/s

题目答案

答案解析

分析：

海水向北流动时，正负离子向北流动，受到洛伦兹力向东西方向偏转，打在两极板上，在两极板间形成电场，最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡，根据平衡求出流速．

解答：

解：正负离子向北流动，受到洛伦兹力，正离子向西侧极板偏转，负离子向东侧极板偏转，两极板间形成电场，最终最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡，

有qvB=q$\frac {U}{L}$，

所以v=$\frac {U}{BL}$=$\frac {0.2×10}{0.5×10_×20}$m/s=0.2m/s．

西侧极板带正电，东侧极板带负电，所以西侧极板电势高，东侧极板电势低．

故B正确，A、C、D错误．

故选B．

点评：

解决本题的关键知道海水向北流动时，正负离子向北流动，受到洛伦兹力向东西方向偏转，打在两极板上，在两极板间形成电场，最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡．

5单选题

电磁流量计广泛用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(单位时间内流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、c、b，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为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，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，此时流体的电阻为r，不计电流表的内阻，则可求得流量为(　　)

I(R+r)a/B

I(R+r)b/B

I(R+r)c/B

I(R+r)bc/Ba

题目答案

答案解析

分析：

当导电流体稳定地流经流量计时，正负电荷受洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终稳定时，电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，根据欧姆定律求出上下表面间的电势差，从而根据平衡求出速度以及流量的大小．

解答：

解：根据欧姆定律得，电动势E=I(R+r)

根据粒子平衡得，qvB=q$\frac {E}{b}$．

联立两式解得，v=$\frac {E}{Bb}$=$\frac {I(R+r)}{Bb}$．

则流量Q=vS=vbc=$\frac {I(R+r)c}{B}$．故C正确，A、B、D错误．

故选C．

点评：

解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及掌握欧姆定律的运用．

6单选题

霍尔元件能转换哪两个量（　　）

把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

把力转换为电压这个电学量

把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

题目答案

答案解析

分析：

根据霍尔元件的工作原理将磁场这非电学量，通过电荷受到安培力，从而转换成电学量，从而即可作答．

解答：

解：如图是霍尔元件的工作原理示意图，

磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差U_CD

故霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．

故选：B．

点评：

解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子，以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，此时的电压就叫霍尔电压．

读趣百科

《磁强计》磁强计

1多选题

题目答案

您的答案

答案解析

2单选题

题目答案

您的答案

答案解析

3多选题

题目答案

您的答案

答案解析

4单选题

题目答案

您的答案

答案解析

5单选题

题目答案

您的答案

答案解析

6单选题

题目答案

您的答案

答案解析