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题型: 多选题
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多选题

如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,B为磁场的磁感应强度、I为通过霍尔元件的电流,以下说法中正确的是(  )

A只增加磁感应强度B的大小,UH将变大

B只增加电流I的大小,UH将变大

CUH与电流I的大小无关

D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,UH将发生变化

正确答案

A,B,D

解析

解:A、运动电荷最终电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,设霍尔元件的长宽高分别为a、b、d,则有:q=qvB,

电流的微观表达式为:I=nqvS=nqvbd,

所以U=.B越大,前、后表面的电势差U越大.电流越大,前、后表面的电势差U越大.故AB正确,C错误.

D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,需将磁场进行分解,在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小,则UH将发生变化.故D正确.

故选:ABD.

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题型: 多选题
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多选题

利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是(  )

A电势差UCD仅与材料有关

B若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差UCD<0

C仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大

D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平

正确答案

B,C

解析

解:A、根据左手定则,电子向C侧面偏转,C表面带负电,D表面带正电,所以D表面的电势高,则UCD<0.CD间存在电势差,之间就存在电场,电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有,I=nqvS=nqvbc,则U=.故A错误,B、C正确.

    D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,应将元件的工作面保持竖直,让磁场垂直通过.故D错误.

故选BC.

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题型: 多选题
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多选题

为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示.在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M和N与内阻为R的电流表相连.污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况.下列说法中正确的是(  )

AM板比N板电势高

B污水中离子浓度越高,则电流表的示数越小

C污水流量越大,则电流表的示数越大

D若只增大所加磁场的磁感应强度,则电流表的示数也增大

正确答案

C,D

解析

解:A、根据左手定则,正离子向N极板偏转,负离子向M极板偏转,所以N板的电势比M板的电势高.故A错误.

B、根据平衡得,qvB=q,解得电动势E=vbB.电流I=,知电流表的读数与浓度无关,流量越大,知流速越大,则电流表的示数越大.磁感应强度增大,根据电流的表达式知,电流增大.故B错误,C、D正确.

故选CD.

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题型: 单选题
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单选题

为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个内侧固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中正确的是(  )

A若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高

B污水流量Q与U成正比,与a、b无关

C污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大

D前表面的电势一定高于后表面的电势,与哪种离子多无关

正确答案

B

解析

解:A、根据左手定则,正离子向后表面偏转,负离子向前表面偏转,所以后表面的电势高于前表面的电势,与离子的多少无关.故A、D错误.

B、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡,有:qvB=q,解得U=vBb,电压表的示数与离子浓度无关.v=,则流量Q=vbc=,与U成正比,与a、b无关.故B正确,C错误.

故选B.

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题型:简答题
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简答题

一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示.已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e.将此元件放在匀强磁场中,磁场方向沿Z轴方向,并通有沿x轴方向的电流I.

(1)此元件的CC′两个侧面中,哪个面电势高?

(2)试证明在磁感应强度一定时,此元件的CC′两个侧面的电势差与其中的电流成正比

(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器.其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中,用毫安表测量通以电流I,用毫伏表测量C、C,间的电压U CC′,就可测得B.若已知其霍尔系数.并测得UCC′=0.6mV,I=3mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小.

正确答案

解:(1)电流沿x轴正方向,知电子流动的方向沿x轴负方向,根据左手定则,知电子向C侧面偏转,所以C侧面得到电子带负电,C′侧面失去电子带正电.故C‘面电势较高.

(2)当电子受力平衡时有:.得U=vBb.电流的微观表达式I=nevS=nevbd.所以v=.U=.知两个侧面的电势差与其中的电流成正比.

(3)UCC′= I,则B==

故该元件所在处的磁感应强度B的大小为0.02T.

解析

解:(1)电流沿x轴正方向,知电子流动的方向沿x轴负方向,根据左手定则,知电子向C侧面偏转,所以C侧面得到电子带负电,C′侧面失去电子带正电.故C‘面电势较高.

(2)当电子受力平衡时有:.得U=vBb.电流的微观表达式I=nevS=nevbd.所以v=.U=.知两个侧面的电势差与其中的电流成正比.

(3)UCC′= I,则B==

故该元件所在处的磁感应强度B的大小为0.02T.

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