专题：霍尔效应、磁液体发电机与电磁流量计-学.doc

第 1 页 共 4 页专题：霍尔效应、磁液体发电机与电磁流量计1．霍尔效应与霍尔元件1.1．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 U=kIB/d，式中的比例系数 k 称为霍尔系数霍尔效应可解释如下：外部磁场的作用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，电子的平均定向移动速度为 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 (选填 “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=1/ne，其中 n 代表导体单位体积中电子的个数.1.2．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”．这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子” ，每个载流子的电荷量大小为 1 个元电荷，即 q＝l.6×10 －19 C。

霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽 ab＝l.0×10 －2 m、长 bc=L=4.0×10－2 m、厚 h=l×10－3 m，水平放置在竖直向上的磁感应强度 B=l.5 T 的匀强磁场中，bc 方向通有 I＝3.0A 的电流，如图所示，沿宽度产生 1.0×10－5 V 的横向电压1)假定载流子是电子，a、b 两端哪端电势较高？(2)薄板中形成电流 I 的载流子定向运动的速率是多少？1.3． （2013 年高考重庆卷，5）如题图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为 a 和b内有带电量为 q 的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为 B当通以从左到右的稳恒电流 I 时，测得导电材料上、下表面之间的电压为 U，且上表面的电势比下表面的电势低，由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负别为A． ，负 B． ，正aUqIaUqIIBaLb cdhIBAA’B II ab上下第 2 页 共 4 页C． ，负 D． ，正bUqIBbUqIB1.4． （2014 年高考江苏卷，9） (多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为 I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小 B 与 I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为 IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 UH 满足：U H＝k ，式中 k 为霍尔系数， d 为IHBd霍尔元件两侧面间的距离．电阻 R 远大于 RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则A．霍尔元件前表面的电势低于后表面B．若电源的正负极对调，电压表将反偏C．I H 与 I 成正比D．电压表的示数与 RL 消耗的电功率成正比2．磁液体发电机2.1．如图是磁流体发电机原理示意图。

设平行金属板间距为 d，发电通道长为 a，宽为 b，其间有匀强磁场，磁感强度为 B，导电流体的流速为 V，电阻率为 ，负载电阻为R，导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入两极板之间，求：（1）该发电机产生的电动势;（2）负载电阻 R 上的电流强度 I;（3）证明磁流体发电机总功率 P 与发电通道的体积成正比，与磁感强度的平方成正比4）为使导电流体以恒定速率 V 通过磁场，发电通道两端需要保持一定的压强差△P，求△P2.2．目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示设想在相距为 d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场,两板通过电键和灯泡相连,将气体加热到使之高度电离由于正负电荷一样多,且带电量均为 q,故称为等离子体将其以速度 V 喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能试问：(1)图中哪个极板是发电机的正极?(2)发电机的电动势多大?(3)设喷入两极间的离子流每立方米有 n 对一价正负离子, 等离子体的截面积为 S,则发电机的最大功率多大?R导电流体 BS第 3 页 共 4 页2.3． （2014 年高考福建卷Ⅰ，22） 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为 L、宽为 d、高为 h，上下两面是绝缘板．前后两侧面M、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关 S 和定值电阻 R 相连。

整个管道置于磁感应强度大小为 B、方向沿 z 轴正方向的匀强磁场中．管道内始终充满电阻率为 ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率 V0 沿 x 轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变．(1)求开关闭合前，M 、N 两板间的电势差大小 U0；(2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化 Δp；(3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积 S＝dh 不变，求电阻 R 可获得的最大功率 Pm 及相应的宽高比 的值dh3．电磁流量计3.1． （09 年高考宁夏卷，16）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、b 之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点的距离为 3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160µV，磁感应强度的大小为 0.040T。

则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负为A．1.3m/s ，a 正、b 负 B． 2.7m/s ， a 正、b 负 C．1.3m/s，a 负、b 正 D． 2.7m/s ， a 负、b 正3.2． （多选）为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计.此流量计由绝缘材料制成，长、宽、高分别为 a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面的方向上加磁感应强度为 B 的匀强磁场，在前后两个侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压 U.若用 Q 表示污水流量 (单位时间内流出的污水体积)，下列说法正确的是A．若污水中正离子较多，则前侧面比后侧面的电势高B．前侧面的电势一定低于后侧面的电势，这与哪种离子多无关C．污水中离子的浓度越高，电压表的示数将越大D．电压 U 与污水流量 Q 成正比，与 a、c 无关第 4 页 共 4 页。