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    静电场中的导体.静电感应现象.静电平衡, 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    （16分）电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的本质联系。
    电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，这就是法拉第电磁感应定律。
    （1）如图所示，把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分ab的长度为L，它以速度v向右匀速运动。请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv。

    （2）两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。两导轨间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑。求
    ①当导体棒的速度为v（未达到最大速度）时，通过MN棒的电流大小和方向；
    ②导体棒运动的最大速度。

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    在研究电磁感应现象的过程中，某同学设计了一个如图1所示的实验装置．ABCD为一个右端开口的U型水平导轨，它所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场．导体棒AD和BC段导轨是有电阻的，其它部分电阻不计．其中BC段电阻R0=5Ω．现先让导体棒AD在外力作用下沿导轨由静止开始做匀加速直线运动，当导体棒速度达到某一值时，通过调整外力使导体棒立即做该速度下的匀速直线运动．若已知导体棒的长度L=1m，磁场的磁感应强度B0=0.6T．
    （1）现要用电压表测量AD两端的电压值，需要将一个量程为3V，内阻值为5kΩ的电压表V的量程扩大为6V，需要在下面给出的电阻箱中选择一个与电压表V串联，你认为应选择
     
    ．（请填写选项字母）
    A、电阻箱（阻值范围0-99Ω）
    B、电阻箱（阻值范围0-999Ω）
    C、电阻箱（阻值范围0-9999Ω）
    （2）当导体棒的加速度a=1m/s2时，实验者通过传感器采集到的电压U和时间t的多组数据，利用计算机绘制出的U-t的关系图象如图2所示，则可能求出导体棒AD的阻值为
     
    Ω．精英家教网
    （3）实验者改变磁感应强度B的大小，重复上述实验操作．记录导体棒匀速运动时电压表示数Uey磁感应强度B的多组数据，并做出U-B关系图象如图3所示．则在磁感强度增大的过程中导体棒最终速度变化情况为
     
    ．（填“变大”、“变小”或“不变”）

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    在研究电磁感应现象的过程中，某同学设计了一个如图I所示的实验装置。ABCD为一个右端开口的U型水平导轨，它所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。导体棒AD和BC段导轨是有电阻的，其它部分电阻不计。其中BC段电阻R0=5Ω.现先让导体棒AD在外力作用下沿导轨由静止开始做匀加速直线运动，当导体棒速度达到某一值时，通过调整外力使导体棒立即做该速度下的匀速直线运动。若已知导体棒的长度L=1m，磁场的磁感应强度B0=0.6T。

    （1）现要用电压表测量AD两端的电压值，需要将一个量程为3V，内阻值为5kΩ的电压表V的量程扩大为6V，需要在下面给出的电阻箱中选择一个与电压表V串联，你认为应选择          。（请填写选项字母）

    A、电阻箱（阻值范围0—99Ω）

    B、电阻箱（阻值范围0—999Ω）

    C、电阻箱（阻值范围0—9999Ω）

    （2）当导体棒的加速度a=1m/s2时，实验者通过传感器采集到的电压U和时间t的多组数据，利用计算机绘制出的U—t的关系图象如图2所示，则可能求出导体棒AD的阻值为     Ω。

    （3）实验者改变磁感应强度B的大小，重复上述实验操作。记录导体棒匀速运动时电压表示数Uey磁感应强度B的多组数据，并做出U-B关系图象如图3所示。则在磁感强度增大的过程中导体棒最终速度变化情况为          。（填“变大”、“变小”或“不变”）

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    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，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，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，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，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，导体扳上下两侧之问就会形成稳定的电势差。
    设电流I是由电子的定向移动形成的，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_________。
    （4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k=，其中n代表导体板单位体积内电子的个数。

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    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．当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差，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．

    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，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦滋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是由电子的定向流动形成的，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________；

    (4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．

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