- 霍尔效应及其应用
- 共370题
载流子浓度(单位体积内自由电荷的个数)是半导体材料的重要参数,工艺上通过控制三价或者五价掺杂原子的浓度,来控制P型或者N型半导体的载流子浓度.利用霍尔效应可以测量载流子的浓度或者类型.如图所示一块半导体材料样品,高为d宽为b,均匀磁场垂直于样品表面,磁感应强度为B,样品中通过的电流为I,现在测得霍尔电压为UH,每个自由电荷所带电荷大小为e,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若载流子带正电,根据题意可知,载流子受到的洛伦兹力垂直B向外,即向前表面偏转,导致前表面的电压高于后表面,故A正确;
B、若载流子带负电,根据题意可知,载流子受到的洛伦兹力垂直B向外,即向前表面偏转,导致前表面的电压低于后表面,故B错误;
C、当电场力与洛伦兹力相平衡时,则有:Bev=e,
设单位体积内自由电荷的个数为n,则有:;
由以上两式可解得:n=;故C正确,D错误;
故选:AC
图为磁流体发电机的原理图.将一束等离子体(含有大量的正、负离子),射入磁场,从而可向外电路供电.下列相关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、大量带正电和带负电的离子向右进入磁场时,由左手定则可以判断正离子受到的洛伦兹力向上,所以正离子会聚集的A板上,负离子受到的洛伦兹力向下,负离子聚集到B板上,故A板相当于电源的正极,B板相当于电源的负极,闭合开关时,则通过电阻R的电流从上到下,故C正确,AB错误.
D、根据电场力与洛伦兹力平衡,则有:qE=Bqv,且E=,解得:U=Bdv,因此磁场越强,极板间可达到的最大电压越大,故D正确;
故选:CD.
目前,世界各国都在积极研究磁流体发电机,设两金属板间的距离为d,两极板间匀强磁场的磁感应强度为B.等离子体垂直进入磁场的速度为v,单个离子所带的电量为q.离子通道(即两极板内所围成空间)的等效电阻为r,负载电阻为R.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,可知,正电荷向上偏,负电荷向下偏,则上板是电源的正极,下板是电源的负极,故A错误;
B、根据qvB=q 得电动势的大小为:E=Bdv,故B错误;
C、闭合电路欧姆定律,则流过R的电流为:I==
,而功率P=I2R=
,故C错误.
D、设总功率为P,电源功率,P=IE,
且I=,
则有:P==
,故D正确;
故选:D.
利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,电子向上表面偏转,下表面失去电子带正电,所以下表面电势高.故A、B错误.
C、再根据e=evB,I=neSv=nebdv得n=
,故D正确,C错误.
故选D.
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168µV,磁感应强度的大小为0.040T.则血流速度的值和电极a、b的正负为:
( )
正确答案
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q=qvB,所以v=
=
=1.4m/s,选项D正确.
故选:D.
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