如图1所示,载流导体薄板处在垂直于电流方向的磁场中时,在垂直于电流和磁场的方向上会产生电势差,称为霍尔电压UH,这种现象称为霍尔效应。设图1中通过导体的电流为Is,垂直于薄板表面的磁场磁感应强度为B,自由电荷电荷量为q,单位体积内自由电荷的数量为n,薄板的厚度为d,宽度为b
(1)选用上述各量表示霍尔电压UH的值;
(2)技术上应用霍尔效应可以测量未知磁场的磁感应强度,这样的仪器叫做磁强计。
a.请在上问的基础上从原理上说明如何利用霍尔效应测量磁感应强度?
b.当待测磁场发生一很小变化时,测量仪器显示的值变化越大,就称其越灵敏。简要说明如何提高上述测量的灵敏程度?
(3)在一个很小的半导体薄片上,制作四个电极,就成了一个霍尔元件,图2所示的就是一种霍尔元件,将其与电压放大电路等辅助装置连接起来,就可以测量磁场的分布情况。当霍尔元件垂直轴线置于图3所示通电螺线管的正中央位置时,测得霍尔电压UH=72.0mV。已知正中央位置的磁感应强度B=2.4mT,图4为根据沿轴线逐点测量的实验结果绘制的图线,在靠近轴线的区域各处的磁感应强度都和轴线处相差不多。
技术上还常用测量通过小线圈的电荷量的方法探测磁场。若有匝数N=10,直径D=1cm,电阻R=1Ω的圆形线圈与可显示通过其电荷量的仪器相连,把它放在轴线上x=15cm处,然后急速地把它移到磁场外面,运动过程中保持线圈平面与轴线垂直,计算此过程通过它的电荷量。(结果保留两位有效数字)
两块水平放置的平行金属板A和B(A在上,B在下),两板间的电压U=200V,要使一个质量为5g,带电量为﹣5×10﹣6C的微粒恰能在两板间的某点静止,g取10m/s2,
(1)试确定A极板的带电性质;
(2)求两极板间的距离.
如图所示,细绳悬挂在墙壁上的A、B两点位置,已知AO=BO且AO⊥BO,同一细绳子ACB总长度是AO段的2倍.挂在细绳上的小滑轮C可自由移动,其下悬挂重为G的物体,不计细绳和小滑轮的质量及其摩擦.求小滑轮静止时:
(1)细绳和竖直方向间的夹角θ;
(2)两根绳子的拉力大小.(结果可用根式表示)
质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上,大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇,使雪橇沿水平地面做匀速运动(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10N/kg),求:
(1)地面对雪橇的支持力大小;
(2)雪橇与水平地面的动摩擦因数的大小.
用三根轻绳将质量为2kg的物块悬挂在空中,如图所示.已知ac与水平天花板、bc与竖直墙壁间的夹角均为60°,且轻绳ac、bc是完全相同的绳子,取g=10m2/s.求:
(1)两轻绳:ac绳和bc绳中的拉力分别是多大?(结果可用根式表示)
(2)如果增加悬挂重物的重力,请判断ac、bc哪根轻绳先断?
重力为G的物体A受到与竖直方向成α的外力F,如图所示.
(1)若物体A在外力F作用下匀速向上运动,求接触面的动摩擦因数是多少?
(2)若物体A静止在竖直墙面上,求墙对物体A的静摩擦力是多少?