霍尔效应及其应用_章节学习

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题型：多选题

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多选题

（2015秋•重庆校级期末）一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”．这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为q=1.6×10-19C．在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.0×10-2m、长6c=L=4.0×10-2m、厚h=1×10-2m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B=1.5T的匀强磁场中，bc方向通有I=3.0A的电流，如图所示，沿ab方向产生1.0×10-5V的横电压．则下列说法正确的是（　　）

A若载流子是电子，则a端电势比b端电势低

B薄板中形成电流，的载流子定向运动的速率是6.7×10-4m/s

C薄板中形成电流，的载流子热运动的速率是6.7×10-4m/s

D这块霍尔材料中单位体积内的载流子仑数为3.75×1027个

正确答案

B,D

解析

解：A、根据左手定则，电子向bc端偏转，则ad端带正电，知ad端电势高，故A错误．

BC、稳定时载流子，在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡，有：

qvB=q

解得：v==m/s=6.7×10-4m/s，因此载流子定向运动的速率是6.7×10-4m/s，并不是热运动的速率，故B正确，C错误．

D、根据电流的微观表达式得：I=nqSv

则单位体积内的载流子个数为：n==/m3=3.75×1027/m3，故D正确；

故选：BD．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH=k，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离．电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则（　　）

A霍尔元件前表面的电势低于后表面

B若电源的正负极对调，电压表将反偏

CIH与I成反比

D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比

正确答案

D

解析

解：A、根据电流周围存在磁场，结合安培定则可知，磁场的方向，而电子移动方向与电流的方向相反，再由左手定则可得，电子偏向内侧，导致前表面的电势高于后表面，故A错误；

B、当电源正负对调后，磁场虽反向，而电子运动方向也反向，由左手定则可知，洛伦兹力的方向不变，则电压表将不会反偏，故B错误；

C、如图所示，R和霍尔元件串联再与RL并联，I是干路电流，IH是霍尔元件支路的电流，电压表测量的是UH而不是外电路（就是串联R再并联RL）中霍尔元件的电压，根据串并联特点，则有：IRL=IH（R+RL），即为I=IH；因此IH与I成正比，故C错误；

D、根据RL消耗的电功率PL=（IH）2RL=，显然PL与成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数UH=k，则UH与成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，故D正确．

故选：D．

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题型：单选题

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单选题

医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度，电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为240µV，磁感应强度的大小为0.040T．则血流速度和电极a、b的正负为（　　）

A2m/s，a正、b负

B4m/s，a正、b负

C2m/s，a负、b正

D4m/s，a负、b正

正确答案

C

解析

解：血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向下的洛伦兹力，负离子受到向上的洛伦兹力，所以正离子向下偏，负离子向上偏．则a带负电，b带正电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有q=qvB，所以v==m/s=2m/s．故C正确，ABD错误．

故选：C．

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题型：单选题

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单选题

医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为（　　）

A1.3m/s，a正、b负

B2.7m/s，a正、b负

C1.3m/s，a负、b正

D2.7m/s，a负、b正

正确答案

A

解析

解：血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有，所以v=．故A正确，B、C、D错误．

故选A．

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题型：单选题

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单选题

污水处理站的管道中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，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，测出电极间的电势差U，就可测出污水流量Q（单位时间内流出的污水体积）．则（　　）

A前表面的电势高于后表面的电势

B若污水为电中性，则两极间的电势差为零

C若污水中离子浓度越高，则两极间的电势差越大

D若管道中污水流量越大，则两极间的电势差越大

正确答案

D

解析

解：A、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、由A分析可知，前后面电势的高低与污水中有何种离子有关，与是否为电中性无关，故B错误；

C、根据Q=，则U=，电压表的示数与磁感应强度、流量Q以及流量计的高低有关，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=vbc=bc=，可知Q与U成正比，与a、b无关．故D正确．

故选：D．

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