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模型54電磁流量計和磁流體發(fā)電模型1.(2021高考河北物理)如圖,距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0,一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場噴入板間。相距為L的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為SKIPIF1<0,兩導(dǎo)軌分別與P、Q相連。質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒SKIPIF1<0垂直導(dǎo)軌放置,恰好靜止。重力加速度為g,不計導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力。下列說法正確的是()A.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向上,SKIPIF1<0B.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向下,SKIPIF1<0C.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向上,SKIPIF1<0D.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向下,SKIPIF1<02.(2018年11月浙江選考物理)磁流體發(fā)電的原理如圖所示。將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,在相距為d、寬為a、長為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓。如果把上、下板和電阻R連接,上、下板就是一個直流電源的兩極。若穩(wěn)定時等離子體在兩板間均勻分布,電阻率為ρ。忽略邊緣效應(yīng),下列判斷正確的是第10題圖第10題圖A.上板為正極,電流IB.上板為負極,電流IC.下板為正極,電流ID.下板為負極,電流II=ER+r=BdvabRab+ρd3.(2018·4月浙江選考)壓力波測量儀可將待測壓力波轉(zhuǎn)換為電壓信號,其原理如圖1所示.壓力波p(t)進入彈性盒后,通過與鉸鏈O相連的“”形輕桿L,驅(qū)動桿端頭A處的微型霍爾片在磁場中沿x軸方向做微小振動,其位移x與壓力p成正比(x=αp,α>0).霍爾片的放大圖如圖2所示,它由長×寬×厚=a×b×d、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的N形半導(dǎo)體制成.磁場方向垂直于x軸向上,磁感應(yīng)強度大小為B=B0(1-β|x|),β>0.無壓力波輸入時,霍爾片靜止在x=0處,此時給霍爾片通以沿C1C2方向的電流I,則在側(cè)面上D1、D(1)指出D1、D2兩點哪點電勢高;(2)推導(dǎo)出U0與I、B0之間的關(guān)系式(提示:電流I與自由電子定向移動速率v之間關(guān)系為I=nevbd,其中e為電子電荷量);(3)彈性盒中輸入壓力波p(t),霍爾片中通以相同電流,測得霍爾電壓UH隨時間t變化圖象如圖3.忽略霍爾片在磁場中運動產(chǎn)生的電動勢和阻尼,求壓力波的振幅和頻率.(結(jié)果用U0、U1、t0、α及β表示):最新模擬題1.(2023廣東深圳二模)6.我國科研人員采用全新發(fā)電方式——“爆炸發(fā)電”,以滿足高耗能武器的連續(xù)發(fā)射需求。其原理如圖所示,爆炸將惰性氣體轉(zhuǎn)化為高速等離子體,射入磁流體動力學(xué)發(fā)生器,發(fā)生器的前后有兩強磁極N和S,使得上下有兩金屬電極之間產(chǎn)生足夠高電壓,下列說法正確的是()A.上極板電勢比下極板電勢低B.僅使L增大,兩金屬電極間的電動勢會變大C.僅使d增大,兩金屬電極間的電動勢會變大D.僅使b增大,兩金屬電極間的電動勢會變大2.(2022河北石家莊二中模擬)磁流體發(fā)電機,又叫等離子體發(fā)電機,圖中的燃燒室在3000K的高溫下將氣體全部電離為電子和正離子,即高溫等離子體。高溫等離子體經(jīng)噴管加速后以1000m/s的速度進入矩形發(fā)電通道。發(fā)電通道有垂直于紙面向內(nèi)的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=6T等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn),在兩極間形成電勢差。已知發(fā)電通道長a=50cm,寬b=20cm,高d=20cm,等高速等高子體離子體的電阻率ρ=2Ω·m。則以下判斷中正確的是()
A.因正離子帶電量未知,故發(fā)電機的電動勢不能確定B.圖中外接電阻R兩端的電壓為1200VC.當(dāng)外接電阻R=8Ω時,發(fā)電機的效率最高D.當(dāng)外接電阻R=4Ω時,發(fā)電機輸出功率最大3.(2022山東濟南重點高中質(zhì)檢)利用海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理示意圖如圖所示,矩形發(fā)電管道水平東西放置,整個管道置于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中。其上、下兩面是絕緣板,南、北兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板,兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。已知發(fā)電管道長為L、寬為d、高為h,海水在發(fā)電管道內(nèi)以恒定速率v朝正東方向流動。發(fā)電管道內(nèi)的海水在垂直流動方向的電阻為r,海水在管道內(nèi)流動時受到的摩擦阻力大小恒為f,不計地磁場的影響,則()A.N側(cè)的電勢高B.開關(guān)S斷開時,M、N兩端的電壓為BdvC.開關(guān)S閉合時,發(fā)電管道進、出口兩端壓力差SKIPIF1<0D.開關(guān)S閉合時,電阻R上的功率為SKIPIF1<04.(2022北京朝陽區(qū)高三下質(zhì)量檢測一)1.為了測量化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(流量Q為單位時間內(nèi)流過某截面流體的體積)。如圖所示,長方體絕緣管道的長、寬、高分別為a、b、c,左、右兩端開口,所在空間有垂直于前后面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場,在上、下兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N,含有大量的正、負離子的污水充滿管道,從左向右勻速流動,測得M、N間電壓為U。由于污水流過管道時受到阻力f的作用,左、右兩側(cè)管口需要維持一定的壓強差。已知沿流速方向長度為L、流速為v的污水,受到的阻力SKIPIF1<0(k為比例系數(shù))。下列說法正確的是()A.污水的流量SKIPIF1<0B.金屬板SKIPIF1<0的電勢低于金屬板SKIPIF1<0的電勢C.電壓SKIPIF1<0與污水中的離子濃度有關(guān)D.左、右兩側(cè)管口的壓強差為SKIPIF1<05..如圖所示是某化工廠測量污水排放量的設(shè)計圖,在排污管末端安裝流量計,該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為SKIPIF1<0,左、右兩端開口,在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,在上、下兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板SKIPIF1<0作為電極,污水充滿管道從左向右流經(jīng)該裝置時,電壓表將顯示兩個電極間的電壓U,若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)流出的污水體積),下列說法中正確的是()A.M板的電勢一定低于N板的電勢 B.污水流動的速度越大,電壓表的示數(shù)越大C.污水中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)越大 D.電壓表的示數(shù)U與污水流量Q成正比6.(2022北京西城期末)如圖所示,將非磁性材料制成的圓管置于勻強磁場中,當(dāng)含有大量正負離子的導(dǎo)電液體從管中由左向右流過磁場區(qū)域時,測得管兩側(cè)M、N兩點之間有電勢差U。忽略離子重力影響,則()A.M點的電勢高于N點B.N點的電勢高于M點C.管中導(dǎo)電液體的流速越大,M、N兩點之間的電勢差U越大D.管中導(dǎo)電液體的離子濃度越大,M、N兩點之間的電勢差U越大7.(2023北京海淀二模)如圖所示,一塊長為a、寬為b、高為c的長方體半導(dǎo)體器件,其內(nèi)載流子數(shù)密度為n,沿SKIPIF1<0方向通有恒定電流I。在空間中施加一個磁感應(yīng)強度為B、方向沿-x方向的勻強磁場,半導(dǎo)體上、下表面之間產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢差U,下列說法正確的是()A.若載流子負電荷,則上表面電勢高于下表面電勢B.僅增大電流I,電勢差U可以保持不變C.半導(dǎo)體內(nèi)載流子所受洛倫茲力的大小為SKIPIF1<0D.半導(dǎo)體內(nèi)載流子定向移動的速率為SKIPIF1<08.(2023湖南懷化二模)如圖甲所示為利用霍爾元件制作的位移傳感器。將霍爾元件置于兩塊磁性強弱相同、同名磁極相對放置的磁體正中間,以中間位置為坐標原點建立如圖乙所示的空間坐標系。當(dāng)霍爾元件沿SKIPIF1<0軸方向移動到不同位置時,將產(chǎn)生不同的霍爾電壓U,通過測量電壓U就可以知道位移SKIPIF1<0。已知沿SKIPIF1<0軸方向磁感應(yīng)強度大小SKIPIF1<0(SKIPIF1<0為常數(shù),且SKIPIF1<0>0),電流I沿SKIPIF1<0方向大小不變。該傳感器靈敏度SKIPIF1<0,要使該傳感器的靈敏度變大,下列措施可行的是()A.把霍爾元件沿SKIPIF1<0方向的厚度變小 B.把霍爾元件沿SKIPIF1<0方向的高度變大C.把霍爾元件沿SKIPIF1<0方向的長度變大 D.把霍爾元件沿SKIPIF1<0方向的高度變小9.(2023浙江杭州高二期末)如圖所示,厚度為h和寬度為d的金屬板,放在磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于前后面的勻強磁場中,當(dāng)金屬板內(nèi)通過垂直于左右表面的電流時,在金屬板的上表面A和下表面A'之間會產(chǎn)生一定的電勢差UH,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。已知電流大小為I,該金屬板單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)為n。下列說法正確的是()A.僅減小d能增大UHB.僅減小h能增大UHC.下表面A'的電勢低于上表面A的電勢D.測量某空間的磁場時,UH不受金屬板擺放方向的影響。10.(2023遼寧本溪期中)霍爾元件是一種重要的磁傳感器,可用在多種自動控制系統(tǒng)中。長方體半導(dǎo)體材料厚為a、寬為b、長為c,以長方體三邊為坐標軸建立坐標系xyz,如圖所示。半導(dǎo)體中有電荷量均為e的自由電子與空穴兩種載流子,空穴可看作帶正電荷的自由移動粒子,單位體積內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目分別為n和p。當(dāng)半導(dǎo)體材料通有沿SKIPIF1<0方向的恒定電流后,某時刻在半導(dǎo)體所在空間加一沿SKIPIF1<0方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,于是在z方向上很快建立穩(wěn)定電場,稱其為霍爾電場,已知電場強度大小為E,沿SKIPIF1<0方向,不計載流子的重力。則關(guān)于這種霍爾材料認識正確的是()A.剛加磁場瞬間,兩種載流子在z方向上受到的洛倫茲力方向相反B.建立穩(wěn)定霍爾電場后兩種載流子在z方向形成的電流大小相等、方向相反C.建立穩(wěn)定霍爾電場后兩種載流子在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場力的合力方向相同D.若自由電子定向移動在沿SKIPIF1<0方向上形成的電流為SKIPIF1<0,自由電子在z方向上受到的洛倫滋力和霍爾電場力合力大小為SKIPIF1<011.(2023浙江臺州二模)筆記本電腦機身和顯示屏分別裝有霍爾元件和磁體,實現(xiàn)開屏變亮,合屏熄滅。圖乙為一塊利用自由電子導(dǎo)電,長、寬、高分別為a、b、c的霍爾元件,電流方向向右。當(dāng)合上顯示屏?xí)r,水平放置的元件處于豎直向下的勻強磁場中,元件前、后表面間產(chǎn)生電壓,當(dāng)電壓達到某一臨界值時,屏幕自動熄滅。則元件的()A.合屏過程中,前表面的電勢比后表面的低 B.開屏過程中,元件前、后表面間的電壓變大C.若磁場變強,可能出現(xiàn)閉合屏幕時無法熄屏 D.開、合屏過程中,前、后表面間電壓U與b無關(guān)12.(2023河北邢臺期末)霍爾元件廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中,有的電動自行車上控制速度的轉(zhuǎn)動把手就應(yīng)用了霍爾元件,這種轉(zhuǎn)動把手稱為“霍爾轉(zhuǎn)把”?!盎魻栟D(zhuǎn)把”內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾器件等,截面如圖。開啟電動自行車的電源時,在霍爾器件的上下面之間就
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