Question

1．某同學(xué)在一次探究性活動(dòng)中設(shè)計(jì)了如圖所示裝置-用金屬制成的“線性”霍爾元件來測(cè)量圖中的電流I，下列中說法正確的是（　　）

• A． 實(shí)驗(yàn)前開關(guān)S應(yīng)接到位置b端
• B． 實(shí)驗(yàn)時(shí)，開關(guān)S接在b端，電表指針偏轉(zhuǎn)仍然很小，則應(yīng)將開關(guān)S改接到a位置
• C． 電表的正接線柱應(yīng)于f端相連
• D． ef之間應(yīng)接入電壓表，且將其刻度值轉(zhuǎn)化為電流值，才可直接讀出待測(cè)電流的數(shù)值

Answer 1

分析 為保護(hù)電路，要讓測(cè)量電路中的電流值適當(dāng)小一些；關(guān)鍵安培定則判斷出線圈中的磁場(chǎng)的方向，然后結(jié)合霍爾效應(yīng)判斷出霍爾電壓的正負(fù)極；結(jié)合電流表與電壓表的原理即可解答．

解答 解：A、實(shí)驗(yàn)前由于不知道霍爾電壓是否會(huì)超出電壓表的量程，所以為保護(hù)電路，要讓測(cè)量電路中的電流值適當(dāng)小一些，開關(guān)S應(yīng)接到位置b端．故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)，開關(guān)S接在b端，電表指針偏轉(zhuǎn)仍然很小，說明加在霍爾元件上的磁場(chǎng)比較小，所以應(yīng)將開關(guān)S改接到a位置，增大加在霍爾元件上的磁場(chǎng)．故B正確；
C、由題圖可知，通上如圖的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向下，所以加在霍爾元件上的磁場(chǎng)的方向向上，電流的方向向里，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力的方向向右，所以右端的電勢(shì)低，電表的正接線柱應(yīng)于e端相連．故C錯(cuò)誤；
D、運(yùn)動(dòng)電荷最終電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，設(shè)霍爾元件的長寬高分別為a、b、d，則有：$\frac{eU}=evB$，
電流的微觀表達(dá)式為：I=nevS=nevbd，
所以有：U=$\frac{BI}{nqd}$．
可知電表上測(cè)量的霍爾電壓與磁場(chǎng)B成正比，B越大，左、右表面的電勢(shì)差U越大．而磁場(chǎng)是由流過線圈中的電流產(chǎn)生的，磁場(chǎng)與流過線圈的電流成正比，所以可知霍爾電壓與流過線圈的電流成正比．所以ef之間應(yīng)接入電壓表，且將其刻度值轉(zhuǎn)化為電流值，就可直接讀出待測(cè)電流的數(shù)值．故D正確．
故選：ABD

點(diǎn)評(píng) 本題考查霍爾效應(yīng)的原理，要求能夠理解電子受到電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，并能夠應(yīng)用．另外，該題中的霍爾元件是金屬制成，所以在霍爾元件中的載流子是帶負(fù)電的電子，這是容易出錯(cuò)的地方．