- 霍尔效应及其应用
- 共370题
如图所示,导电物质为正电荷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,则下列说法不正确的是( )
正确答案
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正确;
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正确;
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正确;
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=
,则UH与
成正比,所以UH与RL消耗的电功率PL成正比,故D错误.
本题选择错误的,故选:D.
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.下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,正离子往N板偏,负离子往M板偏,最终M板带负电,N板带正电,M板电势比N板电势低.故A正确.
B、最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有,污水的流量Q=vbc.所以MN两端间的电势差U=
.污水流量越大,电势差越大,电流表示数越大.增加磁感应强度,电势差增大,电流表示数也增大.电势差与污水中的离子浓度无关.故B错误,C、D正确.
因为选错误的,故选B.
如图将一金属薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.且满足Um=
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.回答下列问题
(1)关于c、f两侧面哪面的电势较高?______(填c或f)
(2)其他条件不变,只增加磁感应强度B的大小,霍尔电压Um会怎样变化?______(填增大或减小)
正确答案
c
增加
解析
解:(1)电流的方向向右,则电子定向移动的方向水平向左,根据左手定则知,电子向f侧面偏转,f侧面带负电,c侧面带正电,所以c侧面电势高.
(2)根据,因为电流I=nevS=nevad
联立两式得,,增大磁感应强度,则Um增大.
故答案为:(1)c,(2)增加.
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,M、N两侧面会形成电势差UMN,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,正电荷向M侧面偏转,M表面正带电,N表面带负电,所以M表面的电势高,则UMN>0,故A错误;
B、根据左手定则,电子向M侧面偏转,M表面带负电,N表面带正电,所以N表面的电势高,则UMN<0,故B正确.
C.MN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C错误
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:B
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,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀磁场,在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极,当含有大量离子的污水充满管口地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(单位时间内流出的污水体积),则Q与U的关系式为Q=______.
正确答案
解:正负离子流动时,根据左手定则,正离子洛伦兹力,向后表面偏转,所以后表面上带正电荷,前表面上带负电荷,前表面电势比后表面低.
最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有:q=qvB
流量Q=vS=vbc,
所以Q=;
故答案为:Q=.
解析
解:正负离子流动时,根据左手定则,正离子洛伦兹力,向后表面偏转,所以后表面上带正电荷,前表面上带负电荷,前表面电势比后表面低.
最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有:q=qvB
流量Q=vS=vbc,
所以Q=;
故答案为:Q=.
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