Question

12．物理學(xué)家霍爾于1879年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流垂直于磁場通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料左右兩個(gè)端面時(shí)，在材料的上下兩個(gè)端面之間產(chǎn)生電勢差．這一現(xiàn)象被稱作霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生這種效應(yīng)的元件叫霍爾元件，在現(xiàn)代技術(shù)中被廣泛應(yīng)用．如圖為霍爾元件的原理示意圖，其霍爾電壓U與電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系可用公式U_H=k_H$\frac{IB}hexavyw$表示，其中k_H叫該元件的霍爾系數(shù)．根據(jù)你所學(xué)過的物理知識，判斷下列說法正確的是（　　）

• A． 霍爾元件上表面電勢一定高于下表面電勢
• B． 公式中的d指元件上下表面間的距離
• C． 霍爾系數(shù)k_H是一個(gè)沒有單位的常數(shù)
• D． 霍爾系數(shù)k_H的單位是m³•s^-1•A^-1

Answer 1

分析 根據(jù)左手定則判斷載流子的偏轉(zhuǎn)方向，從而判斷電勢的高低．抓住載流子所受的洛倫茲力和電場力平衡，結(jié)合電流的微觀表達(dá)式求出霍爾系數(shù)的大�。辉僖罁�(jù)公式U_H=k_H$\frac{IB}yi4vyqp$中的各物理量單位，即可判定霍爾系數(shù)k_H的單位．

解答 解：A、若是電子，則洛倫茲力向上，但載流子的電性是不確定的，故無法判斷上表面的電性，故無法比較上下表面的電勢高低，故A錯(cuò)誤；
B、對于載流子，靜電力和洛倫茲力平衡，故：
qvB=q $\frac{{U}_{H}}{H}$
電流微觀表達(dá)式為：
I=nqSv
故：U_H=BHv=$\frac{HIB}{nSq}$
由于S=Hd，故U_H=$\frac{IB}{nqd}$=k_H$\frac{IB}9tvehkx$，那么公式中的d指元件前后側(cè)面間的距離，故B錯(cuò)誤；
CD、依據(jù)公式U_H=k_H$\frac{IB}hmfsvnz$中，U_H、I、B、d的單位，可知，系數(shù)k_H的單位是m³•s^-1•A^-1，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：D．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意偏轉(zhuǎn)的可能是正電荷，也可能是負(fù)電荷，掌握電流的微觀表達(dá)式，結(jié)合洛倫茲力和電場力平衡進(jìn)行求解．