人教版选择性必修二 1.2 霍尔效应专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 1.2 霍尔效应专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-06 08:31:58 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第一章霍尔效应专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 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和以及磁极和构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极、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由内向外运动，电极、之间会有微小电势差。在某次监测中，两触点的距离、磁感应强度的大小不变，则( )
A. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越大
B. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越小
C. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越大
D. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越小
2. 如图所示为某研究小组探究某金属材料在磁场中产生“霍尔效应”示意图。实验所用的材料为长为，高为，厚度为的长方体板。匀强磁场感应强度大小为，方向如图所示。现在沿着方向通有电流，电流强度为，在沿着轴方向上下两端测出电势差为，已知电子所带电量为。则下列说法中正确的是( )
A. 电子受到磁场力方向沿着轴负方向 B. 导体板受到磁场力方向沿着轴负方向
C. 导体板受到磁场力大小为 D. 导体下端电势比上端高
3. 电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置单位时间内过某一截面的液体体积，称为流量，其结构如图所示，上、下两个面、为导体材料，前后两个面为绝缘材料流量计的长、宽、高分别为，，，左、右两端开口，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，某次测量中，与上、下两面、相连的电压表示数为，则管道内液体的流量为( )
A. B. C. D.
4. 半导体靠自由电子带负电和空穴相当于带正电导电，分为型和型两种．型中空穴为多数载流子；型中自由电子为多数载流子．用以下实验可以判定一块半导体材料是型还是型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流，用电压表判定上下两个表面的电势高低，由两极板电势高低就可判断是型半导体还是型半导体，以下说法中不正确的是( )
A. 上下表面电势出现不同的这种现象叫霍尔效应，原因是带电粒子在磁场中运动要受到力的作用
B. 若上极板电势高，就是型半导体
C. 若上极板电势高，就是型半导体
D. 上述实验中磁场方向变为垂直纸面向外仍然能区分出是哪种半导体
5. 如图所示，厚度为，宽度为的导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．下列说法正确的是( )
A. 无论是何种电性的载流子，上表面的电势均高于下表面电势
B. 仅增大时，则上下表面的电势差增大
C. 仅增大时，则上下表面的电势差增大
D. 仅增大载流子的定向移动速度时，则上下表面的电势差增大
6. 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和以及磁极和构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时两电极、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、之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，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，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为，磁感应强度的大小为则血流速度的近似值和电极、的正负为( )
A. ，正、负 B. ，正、负
C. ，负、正 D. ，负、正
7. 如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的、、、是霍尔元件上的四个接线端。当开关、闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法不正确的是( )
A. 通过霍尔元件的磁场方向向下
B. 接线端的电势低于接线端的电势
C. 仅将电源、反向接入电路，电压表的示数不变
D. 若适当减小、，则增大电压表示数一定增大
8. 利用霍尔效应制作的霍尔元件被广泛应用于测量和自动控制等领域如图是某一霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为的磁场垂直于该霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流，、两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是( )
A. 电势差仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C. 仅增大磁感应强度时，电势差变大
D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
9. 武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型；废液内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是( )
A. 稳定时两点间的电压越大，说明离子浓度越高
B. 正、负离子所受洛伦兹力方向相同
C. 稳定状态下点电势高于点电势
D. 通过测量两点间的电压能够推算废液的流量
10. 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用表示薄片的厚度，为霍尔系数，对于一个霍尔元件、为定值，如果保持电流恒定，则可以验证随的变化情况．以下说法中错误的是( )
A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，将变大
B. 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C. 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D. 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，将发生变化
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为一正方形的非磁性管，其每边长为，内有导电液体流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为。现测得液体表面、两点间电势差为，求管内导电液体的流量。
12. 如图所示，一定厚度和宽度的导体板放在匀强磁场中，当导体板通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在导体板的上侧面和下侧面之间会产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。设导体板单位体积中自由电子的数目为，导体板的宽度为，通过导体板的电流为，磁感应强度为，电子电荷量为。
若图中的电流是电子的定向运动产生的，请指出导体板上、下两个侧面中哪个电势高？
求发生霍尔效应时，导体板上、下两侧面间的电势差。
法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究．实验装置的示意图如图所示，两块面积均为的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为，水流速度处处相同，大小为，方向水平．金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为，水的电阻率为，水面上方有一阻值为的电阻通过绝缘导线和开关连接到两金属板上，忽略边缘效应，求：
该发电装置的电动势；
通过电阻的电流大小；
电阻消耗的电功率．
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
血液中正负离子流动时，会受到洛伦兹力，发生偏转，正离子往哪一个电极偏转，哪一个电极带正电，电极、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，根据平衡可求出血流速度。
解决本题的关键掌握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差。
【解答】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏，则带正电，带负电，电极电势较高；
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有：，解得：，血流速度越大，、之间电势差越大，故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了磁场对通电电流、运动电荷作用力方向的判断，解题的关键是会根据左手定则判断安培力的方向、洛伦兹力的方向。
根据左手定则可以判断安培力的方向，结合安培力的表达式分析导体板受到的磁场力；电子定向移动形成电流，根据左手定则，判断出电子的偏转方向，从而分析电势高低关系。
【解答】
根据左手定则可知，通过导体板中的电流所受安培力方向沿轴正方向，且安培力的大小为，故BC错误；
电子定向移动形成电流，可得电子定向移动方向沿轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力方向沿轴正方向，电子向导体上端堆积，故导体上端电势低于下端，故A错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，根据平衡条件求出流速，再由流量定义求解。
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及抓住离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡进行求解。
【解答】
最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，则有：
解得水的流速为：
流量表示单位时间内流过截面的水的体积，则流量为：，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键会根据左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道最终电荷受洛伦兹力和电场力处于动态平衡。
当通以电流时，就有自由电荷在磁场中运动，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，得出电荷偏转方向，从而得出上下表面电势的高低。
【解答】
A.带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力的作用，在洛伦兹力作用下，载流子聚集在上下表面，从而在上下表面出现电势不同的这种现象叫霍尔效应，故A正确；
B.如果是型半导体，载流子是自由电子，根据左手定则，电子向上偏，所以上表面带负电，下表面失去电子带正电，故上极板电势低，故B错误；
C.如果是型半导体，它的载流子是正电粒子，根据左手定则，正电粒子向上偏，所以上表面带正电，下表面失去正电荷带负电，所以上板电势高，故C正确；
D.同样道理，当磁场方向变为垂直纸面向外仍然能区分出是哪种半导体，故D正确。
本题是选不正确的，故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出电子的偏转方向，比较出电势的高低，最终电子受洛伦兹力和电场力平衡，根据平衡得出电势差的大小表达式。
本题主要考查霍尔效应及其应用，霍尔效应是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电位差的物理现象。
【解答】
A.根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，故A错误；
根据电流的微观表达式：，而，解得：，故载流子的定向移动速度越大，电流越大，上下表面的电势差越大，与和无关，故BC错误，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
血液中正负离子流动时，会受到洛伦兹力，发生偏转，正离子往哪一个电极偏转，哪一个电极带正电；
电极、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．根据平衡可求出血流速度。
解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差。
【解答】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则带正电，带负电。
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有：，解得：，故A正确；BCD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】解：、由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方向向上，经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下，故A正确；
B、通过霍尔元件的磁场方向向下，由左手定则可知，霍尔元件中导电物质受到的电场力向右，导电物质偏向接线端，导电物质为电子，则接线端的电势低于接线端的电势，故B正确；
C、仅将电源、反向接入电路，磁场反向，电流反向，霍尔元件中导电物质受到的电场力不变，电压表的示数不变，故C正确；
D、若适当减小，电流产生的磁场增强，通过霍尔元件的磁场增强；增大，流过霍尔元件的电流减弱；霍尔元件产生电压可能减小，电压表示数可能减小，故D不正确。
本题选不正确的，故选：。
线圈产生匀强磁场，方向垂直霍尔元件的上下两个面，电源提供通过霍尔元件的电流，带电粒子在磁场力作用下偏转，由左手定则可知偏方向，得出电势高低；由电源的正负极变化，导致电子运动方向也变化，由左手定则可知，电子的偏转方向；电压表测量霍尔元件的电压，霍尔电压与磁感应强度和通过霍尔元件的电流有关。
解决本题关键是理解左手定则与安培定则的应用，注意电子的移动方向与电流方向相反，简单了解霍尔元件的基本原理。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查霍尔效应知识。
地磁南极在地理北极附近，赤道附近的磁感线应水平由南指向北，故应竖直放置使元件的工作面与磁感线垂直。
【解答】
A、设霍尔元件的长、宽、高分别为、、，霍尔元件中载流子满足，设单位体积内的载流子数为，定向移动的速度为，根据电流的微观式有，联立知，与材料无关，A错误
B、当载流子为电子时，电子运动方向与相反，根据左手定则可知，电子向侧面偏转，表面带负电，表面带正电，所以表面的电势高，则，B错误
C、由项分析知，仅增大磁感应强度时，电势差变大，C正确
D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过， D错误。
9.【答案】
【解析】解：、电压表的示数稳定时，电场力等于洛伦兹力，即，解得，可知电压表的示数与污水中离子浓度无关，故A错误；
、带电离子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到洛伦兹力向上，点的电势低于点的电势，故BC错误；
D、最终正、负离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有，解得液体的流速，是两点间的电压，则废液的流量为：，只需要测量两点的电压就能够推算废液的流量，故D正确。
故选：。
废液流过磁场区域时，根据左手定则判断带电粒子所受洛伦兹力的方向，正、负粒子发生偏转打到上、下两个面上，上、下两个面之间形成电场，最终正、负粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，根据受力平衡求出粒子的速度，再根据求出流量。
本题考查霍尔效应及其应用，解决本题的关键要知道导电液体流过磁场区域时，正、负粒子受到洛伦兹力，发生偏转打到上、下两个面上，形成电场，最终正、负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态。
10.【答案】
【解析】解：、电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有，解得，则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，增大，则将变大。故A正确。
、地球赤道上方的地磁场方向水平，两极上方的磁场方向竖直，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。在测量两极磁场强弱时，霍尔元件的工作面应水平。故B正确，C错误。
D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，需将磁场进行分解，在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小，则将发生变化。故D正确。
本题选错误的，故选：。
稳定时，电子所受的洛伦兹力和电场力平衡，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．
解决本题的关键知道霍尔效应的原理，知道电子受到电场力和洛伦兹力平衡．
11.【答案】解：对离子有：，解得：，
流量等于单位时间流过液体的体积，有。
【解析】略
12.【答案】解：导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向左，则电子向右运动．由左手定则判断，电子会偏向端面，板上出现等量的正电荷，电场线向下，所以侧面的电势高于下侧面的电势；
电子所受的洛伦兹力的大小为：．
电子所受静电力的大小为：
当电场力与洛伦兹力平衡时，则有：
联立以上平衡得到：
再结合导体中通过的电流：
从而求得霍尔电压：
答：若图中的电流是电子的定向运动产生的，导体板上侧面电势高；
发生霍尔效应时，导体板上、下两侧面间的电势差为。
【解析】导体中电子受到磁场的洛伦兹力而发生偏转，或聚焦了电子，产生电场，两侧面间就有电势差．由左手定则可判断出电子的偏转方向，从而判断和两侧的电荷聚集情况，聚集电子的一侧电势低．
电子所受的洛伦兹力的大小为，电子所受静电力的大小为，电场强度由求出。结合电场力与洛伦兹力的平衡，可求电势差。
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象．霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的．对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力
13.【答案】解：水能导电，相当于导体，水流动的时候切割磁感线产生感应电动势，
该发电装置产生的电动势：；
两金属板间水的电阻：，
由闭合电路的欧姆定律可得，电流：
；
在时间内，上产生的电功率：
；
答：由法拉第电磁感应定律，该发电装置的电动势；
通过电阻的电流强度；
电阻消耗的电功率
【解析】由可以求出感应电动势；
由电阻定律求出水的电阻，由闭合电路的欧姆定律求出电流大小；
由电功率公式求出电阻上电功率．
本题考查了求电动势、电流、焦耳热等问题，应用、电阻定律、欧姆定律、右手定则、焦耳定律即可正确解题，掌握基础知识是正确解题的关键．
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 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和以及磁极和构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极、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由内向外运动，电极、之间会有微小电势差。在某次监测中，两触点的距离、磁感应强度的大小不变，则( )
A. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越大
B. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越小
C. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越大
D. 电极电势较高；血流速度越大，、之间电势差越小
2. 如图所示为某研究小组探究某金属材料在磁场中产生“霍尔效应”示意图。实验所用的材料为长为，高为，厚度为的长方体板。匀强磁场感应强度大小为，方向如图所示。现在沿着方向通有电流，电流强度为，在沿着轴方向上下两端测出电势差为，已知电子所带电量为。则下列说法中正确的是( )
A. 电子受到磁场力方向沿着轴负方向 B. 导体板受到磁场力方向沿着轴负方向
C. 导体板受到磁场力大小为 D. 导体下端电势比上端高
3. 电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置单位时间内过某一截面的液体体积，称为流量，其结构如图所示，上、下两个面、为导体材料，前后两个面为绝缘材料流量计的长、宽、高分别为，，，左、右两端开口，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，某次测量中，与上、下两面、相连的电压表示数为，则管道内液体的流量为( )
A. B. C. D.
4. 半导体靠自由电子带负电和空穴相当于带正电导电，分为型和型两种．型中空穴为多数载流子；型中自由电子为多数载流子．用以下实验可以判定一块半导体材料是型还是型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流，用电压表判定上下两个表面的电势高低，由两极板电势高低就可判断是型半导体还是型半导体，以下说法中不正确的是( )
A. 上下表面电势出现不同的这种现象叫霍尔效应，原因是带电粒子在磁场中运动要受到力的作用
B. 若上极板电势高，就是型半导体
C. 若上极板电势高，就是型半导体
D. 上述实验中磁场方向变为垂直纸面向外仍然能区分出是哪种半导体
5. 如图所示，厚度为，宽度为的导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．下列说法正确的是( )
A. 无论是何种电性的载流子，上表面的电势均高于下表面电势
B. 仅增大时，则上下表面的电势差增大
C. 仅增大时，则上下表面的电势差增大
D. 仅增大载流子的定向移动速度时，则上下表面的电势差增大
6. 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和以及磁极和构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时两电极、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、之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，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，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为，磁感应强度的大小为则血流速度的近似值和电极、的正负为( )
A. ，正、负 B. ，正、负
C. ，负、正 D. ，负、正
7. 如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的、、、是霍尔元件上的四个接线端。当开关、闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法不正确的是( )
A. 通过霍尔元件的磁场方向向下
B. 接线端的电势低于接线端的电势
C. 仅将电源、反向接入电路，电压表的示数不变
D. 若适当减小、，则增大电压表示数一定增大
8. 利用霍尔效应制作的霍尔元件被广泛应用于测量和自动控制等领域如图是某一霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为的磁场垂直于该霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流，、两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是( )
A. 电势差仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C. 仅增大磁感应强度时，电势差变大
D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
9. 武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型；废液内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是( )
A. 稳定时两点间的电压越大，说明离子浓度越高
B. 正、负离子所受洛伦兹力方向相同
C. 稳定状态下点电势高于点电势
D. 通过测量两点间的电压能够推算废液的流量
10. 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用表示薄片的厚度，为霍尔系数，对于一个霍尔元件、为定值，如果保持电流恒定，则可以验证随的变化情况．以下说法中错误的是( )
A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，将变大
B. 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C. 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D. 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，将发生变化
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为一正方形的非磁性管，其每边长为，内有导电液体流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为。现测得液体表面、两点间电势差为，求管内导电液体的流量。
12. 如图所示，一定厚度和宽度的导体板放在匀强磁场中，当导体板通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在导体板的上侧面和下侧面之间会产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。设导体板单位体积中自由电子的数目为，导体板的宽度为，通过导体板的电流为，磁感应强度为，电子电荷量为。
若图中的电流是电子的定向运动产生的，请指出导体板上、下两个侧面中哪个电势高？
求发生霍尔效应时，导体板上、下两侧面间的电势差。
法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究．实验装置的示意图如图所示，两块面积均为的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为，水流速度处处相同，大小为，方向水平．金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为，水的电阻率为，水面上方有一阻值为的电阻通过绝缘导线和开关连接到两金属板上，忽略边缘效应，求：
该发电装置的电动势；
通过电阻的电流大小；
电阻消耗的电功率．
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
血液中正负离子流动时，会受到洛伦兹力，发生偏转，正离子往哪一个电极偏转，哪一个电极带正电，电极、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，根据平衡可求出血流速度。
解决本题的关键掌握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差。
【解答】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏，则带正电，带负电，电极电势较高；
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有：，解得：，血流速度越大，、之间电势差越大，故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了磁场对通电电流、运动电荷作用力方向的判断，解题的关键是会根据左手定则判断安培力的方向、洛伦兹力的方向。
根据左手定则可以判断安培力的方向，结合安培力的表达式分析导体板受到的磁场力；电子定向移动形成电流，根据左手定则，判断出电子的偏转方向，从而分析电势高低关系。
【解答】
根据左手定则可知，通过导体板中的电流所受安培力方向沿轴正方向，且安培力的大小为，故BC错误；
电子定向移动形成电流，可得电子定向移动方向沿轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力方向沿轴正方向，电子向导体上端堆积，故导体上端电势低于下端，故A错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，根据平衡条件求出流速，再由流量定义求解。
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及抓住离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡进行求解。
【解答】
最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，则有：
解得水的流速为：
流量表示单位时间内流过截面的水的体积，则流量为：，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键会根据左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道最终电荷受洛伦兹力和电场力处于动态平衡。
当通以电流时，就有自由电荷在磁场中运动，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，得出电荷偏转方向，从而得出上下表面电势的高低。
【解答】
A.带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力的作用，在洛伦兹力作用下，载流子聚集在上下表面，从而在上下表面出现电势不同的这种现象叫霍尔效应，故A正确；
B.如果是型半导体，载流子是自由电子，根据左手定则，电子向上偏，所以上表面带负电，下表面失去电子带正电，故上极板电势低，故B错误；
C.如果是型半导体，它的载流子是正电粒子，根据左手定则，正电粒子向上偏，所以上表面带正电，下表面失去正电荷带负电，所以上板电势高，故C正确；
D.同样道理，当磁场方向变为垂直纸面向外仍然能区分出是哪种半导体，故D正确。
本题是选不正确的，故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出电子的偏转方向，比较出电势的高低，最终电子受洛伦兹力和电场力平衡，根据平衡得出电势差的大小表达式。
本题主要考查霍尔效应及其应用，霍尔效应是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电位差的物理现象。
【解答】
A.根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，故A错误；
根据电流的微观表达式：，而，解得：，故载流子的定向移动速度越大，电流越大，上下表面的电势差越大，与和无关，故BC错误，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
血液中正负离子流动时，会受到洛伦兹力，发生偏转，正离子往哪一个电极偏转，哪一个电极带正电；
电极、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．根据平衡可求出血流速度。
解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差。
【解答】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则带正电，带负电。
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有：，解得：，故A正确；BCD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】解：、由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方向向上，经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下，故A正确；
B、通过霍尔元件的磁场方向向下，由左手定则可知，霍尔元件中导电物质受到的电场力向右，导电物质偏向接线端，导电物质为电子，则接线端的电势低于接线端的电势，故B正确；
C、仅将电源、反向接入电路，磁场反向，电流反向，霍尔元件中导电物质受到的电场力不变，电压表的示数不变，故C正确；
D、若适当减小，电流产生的磁场增强，通过霍尔元件的磁场增强；增大，流过霍尔元件的电流减弱；霍尔元件产生电压可能减小，电压表示数可能减小，故D不正确。
本题选不正确的，故选：。
线圈产生匀强磁场，方向垂直霍尔元件的上下两个面，电源提供通过霍尔元件的电流，带电粒子在磁场力作用下偏转，由左手定则可知偏方向，得出电势高低；由电源的正负极变化，导致电子运动方向也变化，由左手定则可知，电子的偏转方向；电压表测量霍尔元件的电压，霍尔电压与磁感应强度和通过霍尔元件的电流有关。
解决本题关键是理解左手定则与安培定则的应用，注意电子的移动方向与电流方向相反，简单了解霍尔元件的基本原理。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查霍尔效应知识。
地磁南极在地理北极附近，赤道附近的磁感线应水平由南指向北，故应竖直放置使元件的工作面与磁感线垂直。
【解答】
A、设霍尔元件的长、宽、高分别为、、，霍尔元件中载流子满足，设单位体积内的载流子数为，定向移动的速度为，根据电流的微观式有，联立知，与材料无关，A错误
B、当载流子为电子时，电子运动方向与相反，根据左手定则可知，电子向侧面偏转，表面带负电，表面带正电，所以表面的电势高，则，B错误
C、由项分析知，仅增大磁感应强度时，电势差变大，C正确
D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过， D错误。
9.【答案】
【解析】解：、电压表的示数稳定时，电场力等于洛伦兹力，即，解得，可知电压表的示数与污水中离子浓度无关，故A错误；
、带电离子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到洛伦兹力向上，点的电势低于点的电势，故BC错误；
D、最终正、负离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有，解得液体的流速，是两点间的电压，则废液的流量为：，只需要测量两点的电压就能够推算废液的流量，故D正确。
故选：。
废液流过磁场区域时，根据左手定则判断带电粒子所受洛伦兹力的方向，正、负粒子发生偏转打到上、下两个面上，上、下两个面之间形成电场，最终正、负粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，根据受力平衡求出粒子的速度，再根据求出流量。
本题考查霍尔效应及其应用，解决本题的关键要知道导电液体流过磁场区域时，正、负粒子受到洛伦兹力，发生偏转打到上、下两个面上，形成电场，最终正、负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态。
10.【答案】
【解析】解：、电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有，解得，则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，增大，则将变大。故A正确。
、地球赤道上方的地磁场方向水平，两极上方的磁场方向竖直，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。在测量两极磁场强弱时，霍尔元件的工作面应水平。故B正确，C错误。
D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，需将磁场进行分解，在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小，则将发生变化。故D正确。
本题选错误的，故选：。
稳定时，电子所受的洛伦兹力和电场力平衡，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．
解决本题的关键知道霍尔效应的原理，知道电子受到电场力和洛伦兹力平衡．
11.【答案】解：对离子有：，解得：，
流量等于单位时间流过液体的体积，有。
【解析】略
12.【答案】解：导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向左，则电子向右运动．由左手定则判断，电子会偏向端面，板上出现等量的正电荷，电场线向下，所以侧面的电势高于下侧面的电势；
电子所受的洛伦兹力的大小为：．
电子所受静电力的大小为：
当电场力与洛伦兹力平衡时，则有：
联立以上平衡得到：
再结合导体中通过的电流：
从而求得霍尔电压：
答：若图中的电流是电子的定向运动产生的，导体板上侧面电势高；
发生霍尔效应时，导体板上、下两侧面间的电势差为。
【解析】导体中电子受到磁场的洛伦兹力而发生偏转，或聚焦了电子，产生电场，两侧面间就有电势差．由左手定则可判断出电子的偏转方向，从而判断和两侧的电荷聚集情况，聚集电子的一侧电势低．
电子所受的洛伦兹力的大小为，电子所受静电力的大小为，电场强度由求出。结合电场力与洛伦兹力的平衡，可求电势差。
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象．霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的．对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力
13.【答案】解：水能导电，相当于导体，水流动的时候切割磁感线产生感应电动势，
该发电装置产生的电动势：；
两金属板间水的电阻：，
由闭合电路的欧姆定律可得，电流：
；
在时间内，上产生的电功率：
；
答：由法拉第电磁感应定律，该发电装置的电动势；
通过电阻的电流强度；
电阻消耗的电功率
【解析】由可以求出感应电动势；
由电阻定律求出水的电阻，由闭合电路的欧姆定律求出电流大小；
由电功率公式求出电阻上电功率．
本题考查了求电动势、电流、焦耳热等问题，应用、电阻定律、欧姆定律、右手定则、焦耳定律即可正确解题，掌握基础知识是正确解题的关键．
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