【題目】利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差（霍爾電壓），這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場(chǎng)EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值。

(1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為1，請(qǐng)寫出UH和EH的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖1中c、f哪端的電勢(shì)高；

(2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷量為q。理論表明霍爾電壓UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d、材料的性質(zhì)有關(guān)。試推導(dǎo)出UH的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中體現(xiàn)材料性質(zhì)的物理量；

(3)圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反�；魻栐糜诒粶y(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈動(dòng)信號(hào)圖像如圖3所示。若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。

【答案】（1）C端高（2）（3）

【解析】

試題（1）由C端高。

（2）當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)，得

得

（3） a.由于在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則 P=mNt

圓盤轉(zhuǎn)速為

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】（20分）同步加速器在粒子物理研究中有重要的應(yīng)用，其基本原理簡(jiǎn)化為如圖所示的模型。M、N為兩塊中心開有小孔的平行金屬板。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子A（不計(jì)重力）從M板小孔飄入板間，初速度可視為零，每當(dāng)A進(jìn)入板間，兩板的電勢(shì)差變?yōu)?/span>U，粒子得到加速，當(dāng)A離開N板時(shí)，兩板的電荷量均立即變?yōu)榱�。兩板外部存在垂直紙面向里的勻�?qiáng)磁場(chǎng)，A在磁場(chǎng)作用下做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，R遠(yuǎn)大于板間距離，A經(jīng)電場(chǎng)多次加速，動(dòng)能不斷增大，為使R保持不變，磁場(chǎng)必須相應(yīng)地變化。不計(jì)粒子加速時(shí)間及其做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射，不考慮磁場(chǎng)變化對(duì)粒子速度的影響及相對(duì)論效應(yīng)。求

（1）A運(yùn)動(dòng)第1周時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小；

（2）在A運(yùn)動(dòng)第n周的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做功的平均功率；

（3）若有一個(gè)質(zhì)量也為m、電荷量為+kq（k為大于1的整數(shù)）的粒子B（不計(jì)重力）與A同時(shí)從M板小孔飄入板間，A、B初速度均可視為零，不計(jì)兩者間的相互作用，除此之外，其他條件均不變，下圖中虛線、實(shí)線分別表示A、B的運(yùn)動(dòng)軌跡。在B的軌跡半徑遠(yuǎn)大于板間距離的前提下，請(qǐng)指出哪個(gè)圖能定性地反映A、B的運(yùn)動(dòng)軌跡，并經(jīng)推導(dǎo)說(shuō)明理由。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，圓弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是位于豎直平面內(nèi)以O為圓心的一段圓弧，OA與豎直方向的夾角為α。一小球以速度v0從桌面邊緣P水平拋出，恰好從A點(diǎn)沿圓弧的切線方向進(jìn)入凹槽（已知重力加速度大小為g）。試求：

（1）若凹槽厚度不計(jì)，凹槽固定在什么位置？

（2）直線PA與豎直方向的夾角β多大？（寫出角β的一個(gè)三角函數(shù)值即可）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理示意圖如右圖所示。置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子在加速器中被加速，且加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說(shuō)法正確的是

A. 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2πRf

B. 質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比

C. 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為

D. 不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能加速粒子

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有光滑平行導(dǎo)軌，間距為L，下端接有阻值為R的電阻，空間存在與導(dǎo)軌平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab與上端固定的彈簧相連并垂直導(dǎo)軌放置。初始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止，現(xiàn)給導(dǎo)體棒豎直向下的初速度v0，導(dǎo)體棒開始沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。若導(dǎo)體棒電阻r與電阻R的阻值相等，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則下列說(shuō)法中正確的是

A. 導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每個(gè)時(shí)刻受到的安培力方向總與運(yùn)動(dòng)方向相反

B. 初始時(shí)刻導(dǎo)體棒兩端的電壓Uab=BLv0

C. 若導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)后到速度第一次為零時(shí)，下降的高度為h，則通過(guò)電阻R的電量為

D. 若導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)后到速度第一次為零時(shí)，下降的高度為h，此過(guò)程導(dǎo)體棒克服彈力做功為W，則電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=mv2+mgh－W

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑絕緣水平面上有一半徑為R的圓，AB是一條直徑，空間有與水平面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。在圓上A點(diǎn)有一發(fā)射器，以相同的動(dòng)能平行于水平面沿不同方向發(fā)射帶電量為+q的小球，小球會(huì)經(jīng)過(guò)圓周上不同的點(diǎn)，在這些點(diǎn)中，以過(guò)C點(diǎn)的小球動(dòng)能最大，且AC兩點(diǎn)間的距離為R。忽略小球間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是

A. 電場(chǎng)的方向與AB間的夾角為30°

B. 電場(chǎng)的方向與AB間的夾角為60°

C. 若A點(diǎn)的電勢(shì)φA=0，則C點(diǎn)的電勢(shì)φC=-1.5ER

D. 若在A點(diǎn)以初動(dòng)能Ek0發(fā)射的小球，則小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB=Ek0+qER

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，直線MN上方有平行于紙面且與MN成45°的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知，MN下方存在方向垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。今從MN上的O點(diǎn)向磁場(chǎng)中射入一個(gè)速度大小為v、方向與MN成45°的帶正電粒子，該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑為R。若該粒子從O點(diǎn)出發(fā)記為第一次經(jīng)過(guò)直線MN，而第五次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí)恰好又通過(guò)O點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力，求：

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小

(2)該粒子再次(第五次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí))從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后，運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R′

(3)該粒子從O點(diǎn)出發(fā)到再次回到O點(diǎn)(第五次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí))所需的時(shí)間t

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，木塊A、B靜止疊放在光滑水平面上，木塊A的質(zhì)量為2m，木塊B的質(zhì)量為m�，F(xiàn)用水平力F拉木塊A(如圖甲所示)，木塊A、B剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，一起沿著水平面運(yùn)動(dòng)。若改用水平力F′拉木塊B(如圖乙所示)，使木塊A、B也保持相對(duì)靜止一起沿著水平面運(yùn)動(dòng)，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則F′可能為

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示,用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差,現(xiàn)使板帶電,則下列判斷正確的是 ( )

A. 增大兩極板之間的距離,指針張角變大

B. 將板稍微上移,靜電計(jì)指針張角將變大

C. 若將玻璃板插入兩板之間,則靜電計(jì)指針張角變大

D. 若將A板拿走,則靜電計(jì)指針張角變?yōu)榱?/span>

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