11.(12分)目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机.这种发电机与一般发电机不同,它可以直接把内能转化为电能,它的发电原理是:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体来说呈中性)喷射入磁场,磁场中A、B金属板上会聚集电荷,产生电压.设A、B两平行金属板的面积为S,彼此相距L,等离子体气体的导电率为P(即电阻率的倒数),喷入速度为v,板间磁感应强度B与气流方向垂直,与板相连的电阻的阻值为R.问流过R的电流I为多少?
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图2-9-11
10.(12分)(2002年全国高考理科综合试题)电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图2-9-10所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O,半径为r.当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多少?
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图2-9-10
9.(10分)(2001年全国高考理科综合试题)如图2-9-9所示是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成为正一价的分子离子.分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ.最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线.若测得细线到狭缝S3的距离为d.导出分子离子的质量m的表达式.(其他问题略)
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图2-9-9
8.(12分)(2000年全国高考理科综合试题)如图2-9-8所示,厚度为h,宽度为d的导体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和磁感应强度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:
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图2-9-8
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,导体板上下两侧面之间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)当导体板上下两侧面之间的电势差为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条件,证明霍尔系数为k=
,其中n代表导体板的单位体积中电子的个数.
7.(6分)探测器通过测量运动电子在地磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布.图2-9-7是探测器通过地球上A、B、C、D四个位置时,电子运动轨迹的照片.设电子速率相同,且与磁场方向垂直,图中磁场最强的位置是______,若图C中电子轨迹为半径是10 cm的圆弧.已知电子荷质比为1.8×1011 C/kg、速率为90 m/s,则C位置的磁感应强度为_______T.
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图2-9-7
6.(6分)如图2-9-6所示,质量为m、带电荷量为+q的粒子,从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线方向以速度v飞入.已知两板间距为d,磁感应强度为B,这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场区域(重力不计).现将磁感应强度增大到某值,则粒子将落到极板上,粒子落到极板上时的动能为_______.
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图2-9-6
5.(6分)如图2-9-5所示为静电喷漆原理示意图,由喷嘴K喷出的油漆,形成带负电的雾状液滴(初速可忽略不计),经过a与K间的强电场加速后奔向阴极a(初漆零件)并附着在表面.若a与K间电压为U,电路中的电流为I,由喷嘴喷出的油漆质量为m,带电荷量为q,那么油漆对零件表面的压力为_______.
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图2-9-5
4.(2001年全国高考理科综合试题)电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图2-9-4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、b、c.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.已知液体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为
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图2-9-4
A.
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B.
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C.
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D.
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3.(2002年广东高考试题)在图2-9-3中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场.取坐标如图.一带电粒子沿x轴正方向进入此区域,在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转.不计重力的影响,电场强度E和磁感应强度B的方向可能是
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图2-9-3
A.E和B都沿x轴方向
B.E沿y轴正向,B沿z轴正向
C.E沿z轴正向,B沿y轴正向
D.E、B都沿z轴方向
2.示波管的示意图如图2-9-2所示,K、A为加速电极,Y1、Y2是偏转电极,OP是粒子到达屏上的偏转距离.当质量不同而电荷相同的带电粒子进入示波管经电场加速和偏转后打到荧光屏上,则下列说法中正确的是
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图2-9-2
A.经过相同的加速电场和相同的偏转电场后,粒子的偏转距离相同,飞过偏转电场的时间不同
B.经过相同的加速电场和相同的偏转电场后,粒子的偏转距离相同,飞过偏转电场的时间相同
C.以相同的动能进入相同的偏转电场后粒子的偏转距离相同,飞过偏转电场的时间不同
D.以相同的速率进入相同的偏转电场后,粒子的偏转距离不同,飞过偏转电场的时间相同
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