Question

5．圖示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于霍爾元件的三作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會形成電勢差U_CD，下列說法正確的是（該元件正常工作時，磁場必須垂直工作面）（　　）

• A． 電勢差U_CD僅與材料有關(guān)
• B． 若霍爾霉件的自由電荷是自由電子，則c側(cè)的電勢低于D側(cè)的電勢
• C． 其他條件不變，僅增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時，電勢差U_CD變大
• D． 在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平

Answer 1

分析 在霍爾元件中，移動的是自由電子，根據(jù)左手定則判斷出電子所受洛倫茲力方向，從而知道兩側(cè)面所帶電荷的電性，即可知道C、D兩側(cè)面會形成電勢差U_CD的正負(fù)．CD間存在電勢差，之間就存在電場，電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡推導(dǎo)出電勢差U_CD與什么因素有關(guān)．

解答 解：AC、根據(jù)CD間存在電勢差，之間就存在電場，電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，
設(shè)霍爾元件的長寬高分別為a、b、c，有q$\frac{U}$=qvB，I=nqvS=nqvbc，則U_CD=$\frac{IB}{nqc}$，n由材料決定，故U_CD與材料有關(guān)；U_CD還與厚度c成反比，與寬b無關(guān)，同時還與磁場B與電流I有關(guān)，故A錯誤、C正確．
B、根據(jù)左手定則，電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，C表面帶負(fù)電，D表面帶正電，所以D表面的電勢高，則U_CD＜0．故B正確．
D、在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，應(yīng)將元件的工作面保持豎直，讓磁場垂直通過．故D錯誤．
故選：BC．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道霍爾元件中移動的是自由電子，以及自由電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡．