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1、精品文档物理高考第二道计算题专练(北京)2011年高考23.(18分)利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m和m(m>m),电荷量均为q。加速电场的电势1212差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为m的离子进入
2、磁场时的速率v;11(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。2010年北京高考23.(18分)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于
3、磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场E,同时产生霍尔电势差U。HH当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,E和U达到稳定值,U的大小与I和B以及霍HHHIB尔元件厚度d之间满足关系式U=R,其中比例系数R称为霍尔系数,仅与材料性质有HHdH关。1。欢迎下载精品文档(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出U和E的关系式;若半导体材料HH是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高;(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的
4、电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数R的表达式。(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动H的平均速率);(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。2009年北京高考23.(18分)单位时间内流过管道横截面的液
5、体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。传感器的结构如图所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极a和c,a,c间的距离等于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时,在电极a、c的间出现感应电东势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定,磁感应强度为B。2。欢迎下载精品文档(1)已知D0.40m,B205103T,Q0.123/
6、s,设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小(去3.0)(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查,原因是误将测量管接反了,既液体由测量管出水口流入,从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法;(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为R.a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化,从而会影响显示仪表的示数。试以E、R。r为参量,给出电极a、c间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。(2008)23.(
7、18分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。如图所示。(1)利用总电阻R10的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率P300kW,0输电电压U10kW,求异线上损失的功率与输送功率的比值;(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为p,气流速度为v,风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能P;m在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施。(3)已知风力发电机的输出电功率P与
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