如图1所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在匀强磁场中,磁场方向垂直于板的两个侧面向里,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。霍尔效应可解释如下: 外部磁场的洛仑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仑兹力方向相反的电场力,当电场力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
(1)达到稳定时,导体板上下侧面的电势哪个高?
(2)若测得上侧面A和下侧面之间的电压为U1,磁感应强度为B1,求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?
(3)由于电流和电压很容易测量,因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小。若已知该导体内部单位体积内自由电子数为n,电子电量为e,测得通过电流为I时,导体板上下侧面的电压为U,求此时磁感应强度B的大小。
(1)达到稳定时,导体板上下侧面的电势哪个高?
(2)若测得上侧面A和下侧面之间的电压为U1,磁感应强度为B1,求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?
(3)由于电流和电压很容易测量,因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小。若已知该导体内部单位体积内自由电子数为n,电子电量为e,测得通过电流为I时,导体板上下侧面的电压为U,求此时磁感应强度B的大小。
17-18高二上·北京海淀·阶段练习 查看更多[3]
更新时间:2018-01-09 10:57:35
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适中
(0.65)
【推荐1】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A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。
(1)若图中的电流I是电子的定向运动产生的,则导体板上、下两个侧面中,哪个电势高?
(2)设该导体板单位体积中自由电子的个数为n,导体板的宽度为d,通过导体板的电流为I,磁感应强度为B,电子电荷量为e。试证明:发生霍尔效应时,导体板上、下侧面间的电势差。
(3)由上问的结论可知,在I、n、e、d都相同的情况下,与B成正比,由的数值可以比较B的大小,因此可以把这种导体板做成磁敏元件。试问:用这种磁敏元件探测某空间的磁场时,磁敏元件摆放的方向对是否有影响?如果把这种导体板上、下侧面间的电压进行线性放大显示,用它做成的磁传感器的示数是否跟被测磁感应强度有线性关系?
(1)若图中的电流I是电子的定向运动产生的,则导体板上、下两个侧面中,哪个电势高?
(2)设该导体板单位体积中自由电子的个数为n,导体板的宽度为d,通过导体板的电流为I,磁感应强度为B,电子电荷量为e。试证明:发生霍尔效应时,导体板上、下侧面间的电势差。
(3)由上问的结论可知,在I、n、e、d都相同的情况下,与B成正比,由的数值可以比较B的大小,因此可以把这种导体板做成磁敏元件。试问:用这种磁敏元件探测某空间的磁场时,磁敏元件摆放的方向对是否有影响?如果把这种导体板上、下侧面间的电压进行线性放大显示,用它做成的磁传感器的示数是否跟被测磁感应强度有线性关系?
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适中
(0.65)
【推荐2】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。如图所示,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场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间会产生电势差,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,同时产生霍尔电势差。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,和达到稳定值,的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式,其中比例系数称为霍尔系数,仅与材料性质有关
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出和的关系式;若半导体材料是由电子导电的,请判断图中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电子数为n,电子的电荷量为e,请推导出霍尔系数的表达式;(通过横截面积S的电流,其中v是导电电子定向移动的平均速率)
(3)图一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二所示:
①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;
②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。
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出和的关系式;若半导体材料是由电子导电的,请判断图中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电子数为n,电子的电荷量为e,请推导出霍尔系数的表达式;(通过横截面积S的电流,其中v是导电电子定向移动的平均速率)
(3)图一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二所示:
①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;
②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。
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适中
(0.65)
【推荐1】如图所示,有电流I流过长方体金属块,金属块宽度为d,高为b,有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于金属块前表面向里,金属块单位体积内的自由电子数为n,试问金属块上、下表面电势差是多少?
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】如图所示,已知截面为矩形的管道长度为l,宽度为a,高度为b.其中相距为a的两侧是电阻可忽略的导体,该两侧面间用理想导线串联一阻值为R的定值电阻,相距为b的两侧而(顶面和底面)是绝缘体,将电阻率为的水银沿图示方向通过矩形导管,假设沿流速方向上管道任意横截面上各点流速相等,且水银流动过程中所受管壁摩擦力与水银流速成正比。为使水银在管道中匀速流过,就需要在管道两端加上压强差。初始状态下,整个空间范围内无磁场,此时测得在管道两端加上大小为的压强差时水银的流速为,则:
(1)求水银受到摩擦力与其流速的比例系数k;
(2)在管道上加上垂直于两绝缘面,方向向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场时,若仍要保持水银的流速为不变,求此时管道两端的压强差;
(3)在第(2)问外加磁场的情况下,若测得稳定时管道两端的压强差仍为,求此时水银的流速。
(1)求水银受到摩擦力与其流速的比例系数k;
(2)在管道上加上垂直于两绝缘面,方向向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场时,若仍要保持水银的流速为不变,求此时管道两端的压强差;
(3)在第(2)问外加磁场的情况下,若测得稳定时管道两端的压强差仍为,求此时水银的流速。
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