【題目】如圖所示,一塊半導(dǎo)體樣品板放在垂直于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)有穩(wěn)定恒電流I垂直于磁場(chǎng)方向通過樣品板時(shí),在板的兩側(cè)面12之間會(huì)產(chǎn)生一恒定的電勢(shì)差

(1)若測(cè)得0,則這塊樣品板的載流子是帶正電,還是帶負(fù)電的?試說明理由.

(2)設(shè)磁感強(qiáng)度為B,樣品板的厚度為d,每個(gè)載流子帶電量的絕對(duì)值為e,試證明樣品板的單位體積內(nèi)參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目為

【答案】(1) 帶正電2證明略

【解析】試題分析:帶電粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)以后,受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),在樣品板的上下兩側(cè)面積累一定量的帶電粒子,根據(jù)左手定則判斷載流子的電性定向移動(dòng)的載流子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn),在上下表面間形成電勢(shì)差,最終在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡,根據(jù)平衡求出單位體積內(nèi)導(dǎo)電的自由電子數(shù)目

帶電粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)以后,受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),在樣品板的兩側(cè)面積累一定量的帶電粒子,以形成電場(chǎng),且隨帶電粒子的增加,電場(chǎng)強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng),當(dāng)載流子受到的電場(chǎng)力和洛侖磁力相等時(shí),達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).

1)當(dāng),載流子是帶正電,正電荷的定向運(yùn)動(dòng)方向與電流方向一致,根據(jù)左手定則可知,洛侖茲力的作用使載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),即向上(側(cè)面1)偏轉(zhuǎn),故所以;若載流子是負(fù)電荷,洛侖茲力使載流子向下(側(cè)面2)偏轉(zhuǎn),即U1-U20.此方法可用來(lái)判斷半導(dǎo)體材料是P型的還是N型.

2)認(rèn)為載流子在樣品板中均以平均定向速度v運(yùn)動(dòng),則每個(gè)載流子在磁場(chǎng)中所受的洛侖茲力為

當(dāng)板的兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢(shì)差U1-U2后,載流子還會(huì)受到一個(gè)反方向的電場(chǎng)力,如果設(shè)E為電場(chǎng)強(qiáng)度,則電場(chǎng)力為

又設(shè)樣品板的寬度為b,即

則電場(chǎng)力為

當(dāng)回路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí), 兩力平衡,即

同時(shí),載流子形成的電流強(qiáng)度I與載流子的單位體積數(shù)目及平均定向移動(dòng)速度v的關(guān)系為,即.故所以

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,乙為介質(zhì)中x=2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖像,質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置位于x=3.5m處,下列說法正確的是

A. 這列波沿x軸正方向傳播,波速為10m/s

B. 0.3s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P向右移動(dòng)了3m

C. t=0.1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的加速度大于質(zhì)點(diǎn)Q的加速度

D. t=0.25s時(shí),x=3.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰位置

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說法正確的是( 。

A.勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)處處相等,所以電勢(shì)也處處相等

B.電勢(shì)降低的方向,就是場(chǎng)強(qiáng)的方向

C.場(chǎng)強(qiáng)越大的地方,電場(chǎng)線越密

D.場(chǎng)強(qiáng)越大的地方,等勢(shì)線越密

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,a、b為豎直正對(duì)放置的平行金屬板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),其中a板帶正電,兩板間的電壓為U,在金屬板下方存在一有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的上邊界為與兩金屬板下端重合的水平面PQ,PQ下方的磁場(chǎng)范圍足夠大,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,一帶正電粒子以速度v0從兩板中間位置與a、b平行方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),不計(jì)粒子重力,粒子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后從PQ邊界上的M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又從PQ邊界上的N點(diǎn)射出磁場(chǎng),設(shè)M、N兩點(diǎn)距離為xM、N點(diǎn)圖中未畫出),從N點(diǎn)射出的速度為v,則以下說法中正確的是

A. 只增大帶電粒子的比荷大小,則v減小

B. 只增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小,則v減小

C. 只減小初速度v0的大小,則x不變

D. 只減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小,則x不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度,以下說法正確的是( )

A. 一電流元或一運(yùn)動(dòng)電荷在某一區(qū)域不受力,則表明該區(qū)域不存在磁場(chǎng)

B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量,與放入其中電流元或小磁針無(wú)關(guān)

C. 若電流元探測(cè)到磁場(chǎng)力,則該力的方向即為磁場(chǎng)的方向

D. 當(dāng)一電流元在磁場(chǎng)中某一位置探測(cè)到磁場(chǎng)力F時(shí),可以利用公式B=求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)中科學(xué)家們總結(jié)出了許多物理學(xué)方法,如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思想法、類比法、等效替代法、科學(xué)假設(shè)法和建立物理模型法等.以下關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述不正確的是(

A. 在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體的方法運(yùn)用了假設(shè)法

B. 根據(jù)速度的定義式,當(dāng)t趨近于零時(shí),就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,該定義運(yùn)用了極限思想法

C. 在實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),運(yùn)用了控制變量法

D. 引入重心﹑合力與分力的概念時(shí)運(yùn)用了等效替代法

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開始下滑,經(jīng)過B點(diǎn)后進(jìn)入水平面(設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速度大小不變),最后停在C點(diǎn)。每隔0.2s通過速度傳感器測(cè)量物體的瞬時(shí)速度。下表給出了部分測(cè)量數(shù)據(jù)。若物體與斜面之間、物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同,求:

0.0

0.2

0.4

……

0.8

1.0

……

0.00

0.80

1.60

……

1.25

0.75

……

1)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小a

2)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;

3)斜面與水平面之間的夾角

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,置于足夠長(zhǎng)斜面上的盒子A內(nèi)放有光滑球B,B恰與盒子前、后壁接觸,斜面光滑且固定于水平地面上.一輕質(zhì)彈簧的一端與固定在斜面上的木板P拴接,另一端與A相連.今用外力推A使彈簧處于壓縮狀態(tài),然后由靜止釋放,則從釋放盒子直至其獲得最大速度的過程中

A. 彈簧的彈性勢(shì)能一直減小直至為零

B. A對(duì)B做的功等于B機(jī)械能的增加量

C. 彈簧彈性勢(shì)能的減小量等于AB機(jī)械能的增加量

D. A所受重力和彈簧彈力做功的代數(shù)和大于A動(dòng)能的增加量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,水平傳送帶以恒定的速度v沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)在傳送帶左端輕輕放上物塊A,A 經(jīng)過時(shí)間達(dá)到與傳送帶相同的速度,若在傳送帶左端輕輕放上物塊B,B 經(jīng)過時(shí)間達(dá)到與傳送帶相同的速度,已知<,A、B 兩物塊的質(zhì)量相等,傳送帶足夠長(zhǎng),則(

A. A 與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于B 與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)

B. A 加速運(yùn)動(dòng)的位移大于B 加速運(yùn)動(dòng)的位移

C. A與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量等于B與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量

D. 因放上A傳送帶電動(dòng)機(jī)額外多消耗的電能小于因放上B傳送帶電動(dòng)機(jī)額外多消耗的電能

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