霍尔效应及其应用
共370题

霍尔效应及其应用
共370题

热门试卷

题型：单选题

单选题

光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物的方程是y=x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上y=b（b＞a）处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（　　）

Amgb

Bmg（b-a）

Cmg（b-a）+mv2

Dmv2

正确答案

解析

解：圆环最终在y=a以下来回摆动，以y=b（b＞a）处为初位置，y=a处为末位置，知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得：Q=mg（b-a）+mv2．故C正确，A、B、D错误．

故选：C．

题型：简答题

简答题

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间通入恒定的电流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：UH=K，K为与材料有关的常量．

（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：（1）根据左手定则，电子向N端偏转，则M点电势高 ①

（2）设前后两个表面相距为L，电子所受的电场力等于洛仑兹力

②

设材料单位体积内电子的个数为n，材料截面积为s

I=nesv ③

s=dL　　　　　　　　　　　　　　　④

由②③④得：

⑤

令，则 ⑥

（3）增大电流I、减小厚度d 和减小截流子的密度

答：（1）M点电势高．

（2）证明如上所示．

（3）增大电流I、减小厚度d 和减小截流子的密度

解析

解：（1）根据左手定则，电子向N端偏转，则M点电势高 ①

（2）设前后两个表面相距为L，电子所受的电场力等于洛仑兹力

②

设材料单位体积内电子的个数为n，材料截面积为s

I=nesv ③

s=dL　　　　　　　　　　　　　　　④

由②③④得：

⑤

令，则 ⑥

（3）增大电流I、减小厚度d 和减小截流子的密度

答：（1）M点电势高．

（2）证明如上所示．

（3）增大电流I、减小厚度d 和减小截流子的密度

题型：单选题

单选题

霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等．在霍尔效应实验中，如图所示，ab宽为1cm，ad长为4cm，ae厚为1.0×10-3cm的导体，沿ad方向通有3A的电流，当磁感应强度B=1.5T的匀强磁场垂直向里穿过abcd平面时，产生了1.0×10-5V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是（　　）

A在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率v=×10-3（m/s）

B在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率v=×103（m/s）

C在其它条件不变的情况下，增大ad的长度，可增大霍尔电压

D每立方米的自由电子数为n=2.8×1029个

正确答案

解析

解：A、根据左手定则可得，载流子受力的方向向上，所以向上运动，聚集在上极板上．所以在导体的上表面聚集自由电子．

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

解得．故AB错误；

C、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所以在其它条件不变的情况下，增大ab的长度，可增大霍尔电压．故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个．故D正确．

故选：D

题型：单选题

单选题

如图所示，X1、X2，Y1、Y2，Z1、Z2分别表示导体板左、右，上、下，前、后六个侧面，将其置于垂直Z1、Z2面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流I通过导体板时，在导体板的两侧面之间产生霍耳电压UH．已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv．实验中导体板尺寸、电流I和磁感应强度B保持不变，下列说法正确的是（　　）

A导体内自由电子只受洛伦兹力作用

BUH存在于导体的Z1、Z2两面之间

C单位体积内的自由电子数n越大，UH越小

D通过测量UH，可用R=求得导体X1、X2两面间的电阻

正确答案

解析

解：A、由于磁场的作用，电子受洛伦兹力，向Y2面聚集，在Y1、Y2平面之间累积电荷，在Y1、Y2之间产生了匀强电场，故电子也受电场力，故A错误；

B、电子受洛伦兹力，向Y2面聚集，在Y1、Y2平面之间累积电荷，在Y1、Y2之间产生了电势差UH，故B错误；

C、电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，有：

qvB=qE

其中：E=（d为Y1、Y2平面之间的距离）

根据题意，有：

I=neSv

联立得到：

∝，故单位体积内的自由电子数n越大，UH越小，故C正确；

D、由于，与导体的电阻无关，故D错误；

故选：C．

题型：单选题

单选题

如图所示，M、N为简化的磁流体发电机的两个水平极板，相距d=0.2m，板间有垂直于纸面向外的匀强磁场，B=1.0T，外电路中可变负载电阻R的最大阻值为l0Ω，电离气体（含有大量的正、负带电粒子，且不计重力）以速率v=1100m/s平行极板由左向右射入，极板间电离气体的等效内阻r=lΩ，断开开关S，稳定之后，下列说法正确的是（　　）

AM板电势高于N板电势

B该发电机的电动势为220V

C若闭合开关s，负载电阻R=10Ω时发电机的效率最小

D若闭合开关s，负载电阻R=10Ω时发电机的输出功率最大

正确答案

解析

解：A、根据左手定则知，正电荷向下偏，负电荷向上偏，则M板的电势低于N板的电势．故A错误．

B、根据qvB=q，解得电动势为：E=vBd=1100×1×0.2V=220V．故B正确．

C、发电机的效率η==，当负载电阻R=10Ω时，发电机的效率最大．故C错误．

D、当外电阻等于内电阻时，即负载电阻R=1Ω，发电机的输出功率最大．故D错误．

故选：B．

继续学习棒棒哒，已是最后一个知识点

已完结

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