1 . 将一金属或半导体薄片垂直置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场方向会产生一个电势差,这一现象称为霍尔效应,此电势差称为霍尔电压。某长方体薄片霍尔元件,长为a、宽为b、厚为c,在霍尔元件中有沿x轴方向的电流强度为I,若霍尔元件中导电的载流子是自由电子,带电量为e,薄片处在沿方向磁感应强度为B的匀强磁场中,则在沿z轴方向产生霍尔电压,
(1)请判断该霍尔元件图中前、后两个侧面,哪端的电势高,并简要叙述理由;
(2)该霍尔元件在具体应用中,有,式中的称为霍尔元件灵敏度,一般要求越大越好,推导的表达式并解释为什么霍尔元件一般都做得很薄;
(3)由于金属中载流子密度很大,霍尔效应不明显,因此霍尔元件常用半导体而不是金属。一种半导体材料中同时存在电子与空穴两种载流子(空穴可视为能移动的带正电的粒子),每个载流子所带电量的绝对值均为e,单位体积内电子和空穴的数目之比为ρ,在霍尔电压稳定后,电子和空穴沿z方向定向移动的速率分别为和,求电子和空穴沿z轴方向定向移动的速率和之比。
(1)请判断该霍尔元件图中前、后两个侧面,哪端的电势高,并简要叙述理由;
(2)该霍尔元件在具体应用中,有,式中的称为霍尔元件灵敏度,一般要求越大越好,推导的表达式并解释为什么霍尔元件一般都做得很薄;
(3)由于金属中载流子密度很大,霍尔效应不明显,因此霍尔元件常用半导体而不是金属。一种半导体材料中同时存在电子与空穴两种载流子(空穴可视为能移动的带正电的粒子),每个载流子所带电量的绝对值均为e,单位体积内电子和空穴的数目之比为ρ,在霍尔电压稳定后,电子和空穴沿z方向定向移动的速率分别为和,求电子和空穴沿z轴方向定向移动的速率和之比。
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2 . 2020年12月2日22时,经过约19小时月面工作,嫦娥5号完成了月面自动采样封装,这其中要用到许多压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号,当压力改变时有电流通过霍尔元件。如图所示,一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子,通入如图所示方向的电流时,电子的定向移动速度为v。若元件处于磁感应强度为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中,前后两表面会形成电势差U。下列说法中正确的是( )
A.自由电子受到的洛伦兹力方向为垂直前表面向外 |
B.前表面的电势比后表面的高 |
C.自由电子受到的洛伦兹力大小为 |
D.前、后表面间电势差 |
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3 . 如图所示,厚度为h,宽度为d的金属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。
(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时,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电子电量为测得通过电流为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时,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电子电量为测得通过电流为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。
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名校
4 . 当电流垂直于外磁场通过导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在导体的两端产生电势差称为霍尔电势差,这一现象就是霍尔效应。现有一金属导体连在如图所示电路中,电源内阻不计,电动势恒定,下列说法正确的是( )
A.a端电势低于b端电势 |
B.若只增加元件的厚度,a、b两端电势差不变 |
C.霍尔电势差的大小只由霍尔元件本身决定 |
D.要测量赤道附近的地磁场,应将工作面调整为水平状态 |
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2023-12-25更新
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687次组卷
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2卷引用:天津市第一中学2021-2022学年高三上学期第三次月考物理试题
名校
5 . 小明设计了一个能够测量磁感应强度大小的传感器,如图所示。a、b、c是矩形金属薄片的长、宽及厚度,M、Q、N、P是焊接在金属薄片四个侧面的电极,已知薄片单位体积内自由电子数为n,电子的电荷量为e。现将传感器置于某磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,使磁感线垂直于金属薄片的表面,则( )
A.若电流从M进N出,则电子所受洛伦兹力方向指向P端 |
B.若电流从M进N出且大小为I,则 |
C.若电流从Q进P出,则M点电势比N点高 |
D.若电流从Q进P出且大小恒定,则减小c可以提高霍尔电压 |
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2023-11-27更新
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538次组卷
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3卷引用:天津市实验中学滨海学校2023-2024学年高二上学期期中质量调查物理试题
6 . 自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近霍尔传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压.图乙为霍尔元件的工作原理图,当磁场靠近霍尔元件时.导体内定向运动的自由电子在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差,已知磁场的磁感应强度为B,通过的电流为I,霍尔元件的厚度为d,单位体积内的自由电荷数为n,单个自由电子的电荷量为e。
(1)判断霍尔元件前后两侧面哪侧电势高;
(2)请用以上条件推导霍尔电势差的表达式;
(3)请分析说明如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将如何变化.
(1)判断霍尔元件前后两侧面哪侧电势高;
(2)请用以上条件推导霍尔电势差的表达式;
(3)请分析说明如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将如何变化.
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名校
7 . 2020年12月2号22时,经过约19小时月面工作,嫦娥5号完成了月面自动采样封装,这其中要用到许多的压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号。如图,一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向如图的电流时,电子的定向移动速度为v。若元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,在元件的前、后表面间出现电压U,以此感知压力的变化。则元件的( )
A.前表面的电势比后表面的高 |
B.前、后表面间的电压U与v成正比 |
C.自由电子受到的洛伦兹力大小为 |
D.若仅增大霍尔元件的宽度a,则元件的前、后表面间电压U会增大 |
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8 . 如图所示,厚度为h,宽度为d的金属导体,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.达到稳定状态时,上表面的电势低于下表面电势 |
B.仅增大h时,上、下表面的电势差减小 |
C.仅增大电流I时,上、下表面的电势差增大 |
D.在电子向金属导体板某一侧聚集的过程中,电子所受的洛伦兹力对电子做正功 |
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9 . “天问一号”环绕器携带的磁强计用于测定磁场的磁感应强度,原理如图所示。电路有一段金属导体,它的横截面是宽a、高b的长方形,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。两电极M、N分别与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。则关于磁感应强度的大小和电极M、N的正负说法正确的是( )
A.M为正、N为负 | B.M为负、N为正 |
C.磁感应强度的大小为 | D.磁感应强度的大小为 |
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2023-01-05更新
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670次组卷
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4卷引用:天津市第一中学2022-2023学年高二上学期期末物理试题
天津市第一中学2022-2023学年高二上学期期末物理试题山东省滕州市2022-2023学年高二下学期期中质量检测物理试题山东省枣庄市第三中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试题(已下线)专题04 质谱仪与回旋加速器-【好题汇编】备战2023-2024学年高二物理上学期期末真题分类汇编(人教版2019)
名校
10 . 在一个很小的矩形半导体薄片上制作四个电极E、F、M、N,做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,此时M、N间的电压为UH。已知半导体薄片中的载流子为正电荷,电流与磁场的方向如图所示,下列说法正确的是( )
A.N板电势低于M板电势 |
B.磁感应强度越大,M、N间的电势差越大 |
C.将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行,UH不变 |
D.将磁场和电流同时反向,N板电势低于M板电势 |
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2022-10-22更新
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1456次组卷
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31卷引用:2019年天津市七校高三上学期期末物理试卷(静海一中、宝坻一中、杨村一中等)
2019年天津市七校高三上学期期末物理试卷(静海一中、宝坻一中、杨村一中等)天津市开发区第一中学2020-2021学年高二上学期第二次月考物理试题江苏省苏北四市2018届高三第一次调研测试物理试题四川省成都市龙泉驿区第一中学校2018届高三4月月考理科综合物理试题江苏省徐州市2018届高三下学期第一次质量检测理科综合物理试题江苏省南京市高淳高级中学2019届高三期初调研模拟物理试题【全国百强校】江苏省如东高级中学2018-2019学年 高二第一学期期中考试物理试题湖南省双峰县第一中学2018-2019学年高二下学期第一次月考物理试题(已下线)【高考必刷题】第三章 磁场 专题3 常见的电磁仪器辽宁省实验中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题2020届江苏省金陵中学、丹阳高级中学、无锡一中高三下学期期初联考物理试题(已下线)《2020年高考全真精准模拟理科综合之物理模拟试卷》第05周 第2练第三章 磁场 (基础过关)-2020-2021学年高二物理单元测试定心卷(人教版选修3-1)云南省玉溪市一中2020-2021学年高二上学期第二次月考物理试题江苏省无锡市南菁高级中学2020-2021学年高二上学期期中物理试题山西省长治市宏智中学2020-2021学年高二上学期期末模拟物理试题(已下线)《2021届新高考物理二轮微专题复习限时强化练》:带电粒子在叠加场中的运动(已下线)2022年新课标高中物理模型与方法-专题16 带电粒子在组合场、复合场中的运动模型2022年新高考一轮复习全面巩固练习 第十章 磁场 专题强化二十 洛伦兹力与现代科技(已下线)2022年高考物理一轮复习讲练测(新教材新高考)-专题12.3带电粒子在组合场、复合场中的运动【讲】(已下线)2022年高考物理一轮复习小题多维练(江苏专用)-专题56 带电粒子在复合场中的运动山西省长治市第二中学校2021-2022学年高二上学期第二次月考物理试题2022高考总复习一轮闯关 考点31 带电粒子在复合场中的运动 能力练广东省广州市第五中学2021-2022学年高二上学期期中物理试题河南省洛阳市宜阳县第一中学2022-2023学年高二上学期清北园期中复习物理试题辽宁省辽南协作体2022-2023学年高二上学期期末物理试题山东省青岛第二中学2022-2023学年高三上学期12月月考物理试题陕西省宝鸡市渭滨区2022-2023学年高二上学期期末物理试题山东省济宁市泗水县2022-2023学年高二下学期期中物理试题辽宁省营口市大石桥市第三高级中学等二校2022-2023学年高二上学期1月期末物理试题江苏省阜宁中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷