- 磁场
- 共810题
7．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上。由于磁场的作用，则（ ）
正确答案
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
23．在研究某些物理问题时，有很多物理量难以直接测量，我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应，把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量。
载流导体板垂直置于匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度。
半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体，它的自由电子的浓度大大增加，导电能力也大大增加。一块N型半导体的样品的体积为a´b´c，A′、C、A、C′为其四个侧面，如图所示。已知半导体样品单位体积中的电子数为n，电子的电荷量为e。将半导体样品放在匀强磁场中，磁场方向沿Z轴正方向，并沿x方向通有电流I。
试分析求解：
（1）C、C′两个侧面哪个面电势较高？
（2）半导体中的自由电子定向移动的平均速率是多少？
（3）若测得C、C′两面的电势差为U，匀强磁场的磁感应强度是多少？
正确答案
（1）自由电子在磁场中受洛伦兹力后，向C’侧面方向偏转，因此C′侧面有多余的负电荷，C侧面有多余的正电荷，建立了沿y轴负方向的匀强电场，C侧面的电势较高。
（2）解：沿x 方向的电阻
加在A、A’的电压为
电流I是大量自由电子定向移动形成的，
电子的定向移动的平均速率为
（3）自由电子受到的洛伦兹力与电场力平衡，有
磁感应强度
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
10．半导体内导电的粒子—“载流子”有两种：自由电子和空穴（空
图12为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与z轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差UH，霍尔电势差大小满足关系
A如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体
B如果上表面电势高，则该半导体为N型半导体
C霍尔系数较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较多
D样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为
正确答案
解析
试题分析：如果半导体为P型半导体，则能自由移动的是带正电的粒子，由左手定则可以判断出粒子偏向上表面，故上表面电势高，选项A正确；如果半导体为N型半导体，则能自由移动的是带负电子，由左手定则可以判断出电子偏向上表面，故上表面电势低，选项B错误；待电流稳定后，粒子在电场力与洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故存在：
考查方向
解题思路
在霍尔元件中，带电粒子在电场与磁场力的作用下处于平衡状态，故由此可以列出相应的方程来，如果考虑微观的因素，即：将粒子运动的速度与电流相结合，即可得出一个综合关系式，再由题中已知的关系式，二者相结合，可以将结果解出来了。
易错点
半导体不熟悉，蒙了；霍尔元件、霍尔效应不理解，不能建立模型。
知识点
7．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。转把转动永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电势差，已知电势差与车速关系如图丙，以下关于“霍尔转把”叙述正确的是( )
正确答案
解析
结合图甲和图乙分析，若永磁铁上下表面分别为N、S极，则霍尔器件中磁场方向也由上至下，此时若对霍尔器件的上下表面间加一定的电压，则霍尔器件中的带电粒子受力方向为前后方向，无法产生附加电场（电势差）影响输出电压。所以A、C错误，应使永磁铁的N、S极在左右方向，从而使产生的附加电场方向与对霍尔器件加的电压产生的电场方向叠加，从而影响输出电压。而当顺时针旋转把手时，附加电场增加，电动车加速，BD正确。
考查方向
解题思路
根据霍尔元件原理“磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象”分析题给信息及示意图。
易错点
带电粒子在复合场中的运动规律，速度选择器的变式
知识点
18．导体导电是导体中自由电荷定向移动的结果，这些可以定向移动的电荷又叫载流子，例如金属导体中的载流子就是电子．现代广泛应用的半导体材料分为两大类：一类是N型半导体，其载流子是电子，另一类是P型半导体，其载流子称为“空穴”，相当于带正电的粒子．如果把某种导电材料制成长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与长方体的前后侧面垂直，当长方体中通有向右的电流I时，测得长方体的上下表面的电势分别为φ上和φ下，则
正确答案
解析
A、如果是N型半导体，载流子是负电荷，根据左手定则，负电荷向下偏，则下表面带负电，则φ上＞φ下．如果是金属导体，载流子为电子，同样可得出φ上＞φ下所以不能确定长方体一定是N型半导体，故A错误；B、同理由选项A分析可知，当φ上＞φ下时，长方体可导是N型半导体或是金属导体，所以选项B错误；C、如果是P型半导体，载流子是正电荷，根据左手定则，正电荷向下偏，则下表面带正电，则φ上＜φ下，如果是金属导体或N型半导体，则移动的自由电子，根据左手定则，负电荷向下偏，则下表面带负电，则φ上＞φ下，故C正确； D、如果是金属导体或N型半导体，则移动的自由电子，根据左手定则，负电荷向下偏，则下表面带负电，则φ上＞φ下．所以长方体可能是金属导体故D正确；故选：CD
考查方向
解题思路
如果是P型半导体，载流子是正电荷，如果是N型半导体，载流子为电子．抓住电荷在洛伦兹力作用下发生偏转，在上下表面产生电势差，从而确定电势的高低。
易错点
本题的关键理清是什么电荷移动，运用左手定则判断出电荷的偏转方向，从而确定电势的高低.
知识点
霍尔效应是电磁基本现象之一，在现代汽车上广泛应用霍尔器件：ABS系统中的速度传感器、汽车速度表等。如图所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足
（1）为了便于改变电流方向作研究，设计如图所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从P端流入，Q端流出，应将S1掷向_____（填“a”或“b”），S2掷向____（填“c”或“d”）。
（2）已知某半导体薄片厚度d=0.40mm，霍尔系数为1.5×10-3V·m·A-1·T-1，保持待测磁场磁感应强度B不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示。
根据表中数据在给定区域内画出UH—I图线，利用图线求出待测磁场B为_______________T。
（3）(多选)利用上述方法，可以粗略测出磁场的分布。为了更精细测出磁场的分布，可采取的措施有（ ）
(A)选用厚度较薄的半导体薄片
(B)选用厚度较厚的半导体薄片
(C)选用霍尔系数k大的半导体薄片
(D)增大电流强度I
正确答案
（1）b ,c
（2） 图略， 0.11±0.02T
（3）AC
解析
略
知识点
在研究某些物理问题时，有很多物理量难以直接测量，我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应，把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量。
（1）在利用如图1所示的装置探究影响电荷间相互作用力的因素时，我们可以通过绝缘细线与竖直方向的夹角来判断电荷之间相互作用力的大小。如果A、B两个带电体在同一水平面内，B的质量为m，细线与竖直方向夹角为θ，求A、B之间相互作用力的大小。
（2）金属导体板垂直置于匀强磁场中，当电流通过导体板时，外部磁场的洛伦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，从而形成电场，该电场对运动的电子有静电力的作用，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度。
如图2所示，若磁场方向与金属导体板的前后表面垂直，通过所如图所示的电流I，可测得导体板上、下表面之间的电势差为U，且下表面电势高。已知导体板的长、宽、高分别为a、b、c，电子的电荷量为e，导体中单位体积内的自由电子数为n。求：
a.导体中电子定向运动的平均速率v；
b.磁感应强度B的大小和方向。
正确答案
见解析。
解析
（1）带电体B的受力情况如图所示，则有
（2）a．因为
所以
b．根据牛顿第二定律有
又因为
所以
根据左手定则可得：磁场的方向为垂直于前后表面向里
知识点
如图所示，金属般放在垂直于它的匀强磁场中，当金属板中有电流通过时，在金属板的上表面
A在上、下表面形成电势差的过程中，电子受到的洛仑兹力方向向下
B达到稳定状态时，金属板上表面
C只将金属板的厚度
D只将电流
正确答案
解析
略
知识点
21．在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件(如图)，在E、F间通人恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现了电压UH，称为霍尔电压。
（1）电流和磁场方向如图中所示，载流子是电子，M、N两端中哪端电势较高?
（2） 试证明：
（3）为了提高霍尔元件的灵敏度，可采用哪些方法?
正确答案
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
19．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数)。将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如右图所示)，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则( )
A传感器灵敏度
B当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差
U变小
C传感器灵敏度
D若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
正确答案
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
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