當(dāng)前位置：新人教版選修3-2《第6章傳感器》2018年課后訓(xùn)練物理試卷（B卷）> 試題詳情

利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場E_H，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢差U_H．當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時(shí)，E_H和U_H達(dá)到穩(wěn)定值，U_H的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式U_H=R_H
IB
d
，其中比例系數(shù)R_H稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。
（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為l,請寫出U_H和E_H的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖中c、f哪端的電勢高。
（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請導(dǎo)出霍爾系數(shù)R_H的表達(dá)式。（通過橫截面積S的電流I=nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）

【考點(diǎn)】霍爾效應(yīng)與霍爾元件；電流的概念、性質(zhì)及電流強(qiáng)度的定義式．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/5/27 14:0:0組卷：83引用：2難度：0.5

相似題

1．某型號智能水表的核心部件是電磁流量傳感器，它的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁流量傳感器的測量管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管，兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平，與測量管軸線垂直的方向上加勻強(qiáng)磁場，從而可以測量水流流量。其基本原理如圖甲所示，某段監(jiān)測的水管可視為規(guī)則的圓柱體模型，在水平管徑a、b處固定兩塊豎直正對的金屬電極板（未畫出，電阻不計(jì)），勻強(qiáng)磁場方向豎直向下，當(dāng)水中的正負(fù)離子隨水一起從左至右水平流動(dòng)時(shí)，在a、b電極間產(chǎn)生電勢差。

（1）若a、b電極間的電勢差為U，a、b電極板間的距離為d,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，水管壁厚度不計(jì)，請用上述物理量表示水流速度的表達(dá)式為
；
（2）為了測量水流流量（流量為單位時(shí)間內(nèi)流過的流體體積），某研究性學(xué)習(xí)小組在a、b間設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測量電路。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，讀取多組靈敏電流計(jì)G的讀數(shù)I和電阻箱的示數(shù)R，繪制出
1
I
-R圖像為一條傾斜的直線，已知該直線的斜率為k,縱截距為b,如圖丙所示。
①與靈敏電流計(jì)G“+”接線柱相連的是圖甲中的
電極板（選填“a”或b”）。
②已知靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻為R_g，則a、b電極板間的電動(dòng)勢為
，a、b電極板間的接入電路的電阻為
，水流的流量為
（用題中的字母k、b、R_g、B、d表示）。
發(fā)布：2024/11/15 5:30:1組卷：90引用：2難度：0.7
解析
2．如圖是霍爾元件工作原理示意圖，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b,其中自由運(yùn)動(dòng)電荷的帶電量大小為q。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢比下表面的低，由此可得該導(dǎo)電材料的自由運(yùn)動(dòng)電荷為
（填“正”或“負(fù)”）電荷，單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)等于
。
發(fā)布：2024/11/12 8:0:1組卷：33引用：1難度：0.3
解析

3．某電氣設(shè)備和顯示屏對應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件．當(dāng)顯示屏開啟時(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電氣設(shè)備正常工作；當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電氣設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)．如圖所示，一塊寬為a、厚為b、長為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為q的自由電荷，單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù)為n,通入方向向右的電流I．當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅．則元件的（　　）

A．前、后表面的電勢的高、低與q的正負(fù)無關(guān)

B．前、后表面間的電壓U與c有關(guān)

C．前、后表面間的電壓U=

nqb

D．前后表面間的電壓U=

nqa

發(fā)布：2024/11/12 8:0:1組卷：102引用：1難度：0.6

解析

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