- 霍尔效应及其应用
- 共370题
随着社会生产的发展,大型化工厂已越来越多,环境污染也越来越严重.为减少环境污染,技术人员在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,在前后两个内侧面分别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( )
正确答案
解析
解:A、若污水中正离子较多,正负离子向右移动,受到洛伦兹力,根据左手定则,正离子向后表面偏,负离子向前表面偏.所以前表面比后表面电势低.故A错误;
B、若污水中负离子较多,根据左手定则,则负离子向前表面偏,则前表面比后表面电势低,故B错误.
C、电场力、洛伦兹力处于平衡,有qE=qvB,即=vB.而污水流量Q=
,则U=
,电压表的示数与磁感应强度、流量Q以及流量计的高有关,与离子浓度无关.故C错误.
D、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡,有qE=qvB,即=vB.而污水流量Q=
,则U=
,可知Q与U成正比,故D正确.
故选:D.
(2015秋•内江期末)如图所示,在水平面内有一块均匀的长方形金属块样品,长为a,宽为b,高为c,放在垂直于纸面沿CD方向向里的匀强磁场中,如果沿AB方向通以水平向右的电流I时,此时金属块的电阻为R,那么,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、沿AB方向测得的电阻为R,根据电阻定律R=ρ,即有R=ρ
,
那么电阻率为ρ=R;
根据电阻定律,那么沿CD方向的电阻R′=ρ×=
R×
=
R;故A正确,B错误.
CD、根据左手定则知,电子向上表面偏转,则上表面带负电,下表面带正电,即金属块上表面的电势比下表面电势低,故D正确,C错误;
故选:AD.
在一个很小的巨型半导体薄片上,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通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,元件在沿磁场方向的厚度为d,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所示,载流子是电子,______端电势较高;(填M或N)
(2)当电流恒定和所用材料一定时,霍尔电压UH与______成正比,与______成反比.
正确答案
解:(1)根据左手定则知,电子向N端偏转,所以M端带正电,N端带负电,M端的电势较高.
(2)设薄片的长度为a,宽度为b,根据电子受力平衡得,,解得UH=Bvb,
因为I=nevS=nevbd,解得v=,
代入解得,n表示单位体积内的电子数,可知霍尔电压与B成正比,与d成反比.
故答案为:(1)M (2)B,d
解析
解:(1)根据左手定则知,电子向N端偏转,所以M端带正电,N端带负电,M端的电势较高.
(2)设薄片的长度为a,宽度为b,根据电子受力平衡得,,解得UH=Bvb,
因为I=nevS=nevbd,解得v=,
代入解得,n表示单位体积内的电子数,可知霍尔电压与B成正比,与d成反比.
故答案为:(1)M (2)B,d
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.下列正确的是( )
正确答案
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q=qvB,I=nqvS=nqvbc,则U=
.故A错误,B、C正确.
D、在测定地球两极上方地磁场强弱时,应将元件的工作面保持水平,让磁场垂直通过.故D正确.
故选:BCD.
(2015秋•泰州校级期末)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(自由电子定向移动形成电流)垂直时在上、下表面会产生电势差,这种现象称为霍尔效应,当导体中通入电流强度为I的电流时,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、根据左手定则,知自由电子向上偏转,则上表面带负电,下表面带正电,下表面的电势高于上表面.故A正确,B错误.
CD、根据电流的微观表达式:I=neSv=nedhv可知,h增大时,载流金属导体中的载流子运动的速度减小;
根据evB=e,解得U=vBh=,
•hB=
,知与h无关,与d成反比.故C错误,D正确.
故选:AD.
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