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利用霍爾效應制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應用于測量和自動控制等領域。 如圖1,將一金屬或半導體薄片垂直置于磁場B中,在薄片的兩個側面a、b間通以電流I時,另外兩側c、f間產生電勢差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側偏轉和積累,于是c、f間建立起電場EH,同時產生霍爾電勢差UH。當電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時,EH和UH達到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關系式UH=RH,其中比例系數RH稱為堆爾系數,僅與材料性質有關。
(1)設半導體薄片的寬度(c、f間距)為l,請寫出UH和EH的關系式;若半導體材料是電子導電的,請判斷圖1中c、f哪端的電勢高;[來源:學科網ZXXK]
(2)已知半導體薄片內單位體積中導電的電子數為n,電子的電荷量為e,請導出霍爾系數RH的表達式。(通過橫截面積S的電流I=nevS,其中v是導電電子定向移動的平均速率);
(3)圖2是霍爾測速儀的示意圖,將非磁性圓盤固定在轉軸上,圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體,相鄰永磁體的極性相反;魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當圓盤勻速轉動時,霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖3所示。
a.若在時間t內,霍爾元件輸出的脈沖數目為P,請導出圓盤轉速N的表達式。
b.利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除此之外,請你展開“智慧的翅膀”,提出另一個實例或設想。
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如圖,跳臺滑雪運動員經過一段加速滑行后從O點水平飛出,經過3.0 s落到斜坡上的A點。已知O點是斜坡的起點,斜坡與水平面的夾角=37°,運動員的質量m=50 kg。不計空氣阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10 m/s2)求
(1)A點與O點的距離L;
(2)運動員離開O點時的速度大小;
(3)運動員落到A點時的動能。
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(1)甲同學要把一個量程為200μA的直流電流計,改裝成量范圍是0~4V的直流電壓表。
①她按圖1所示電路、用半偏法測定電流計的內電阻rg,其中電阻R0約為1k。為使rg的測量值盡量準確,在以下器材中,電源E應選用 ,電阻器R1應選用 ,電阻器R2應選用 (選填器材前的字母)。
A.電源(電動勢1.5V) B.電源(電動勢6V)
C.電阻箱(0~999.9) D.滑動變阻器(0~500)
E.電位器(一種可變電阻,與滑動變阻器相當)(0~5.1k)
F.電位器(0~51k)
②該同學在開關斷開情況下,檢查電路連接無誤后,將R2的阻值調至最大。后續(xù)的實驗操作步驟依次是: , , , ,最后記錄R1的阻值并整理好器材。(請按合理的實驗順序,選填下列步驟前的字母)
A.閉合S1
B.閉合S2
C.調節(jié)R2的阻值,使電流計指針偏轉到滿刻度
D.調節(jié)R2的阻值,使電流計指針偏轉到滿刻度的一半
E.調節(jié)R1的阻值,使電流計指針偏轉到滿刻度的一半
F.調節(jié)R1的阻值,使電流計指針偏轉到滿刻度
③如果所得的R1的阻值為300.0,則圖1中被測電流計的內阻r的測量值為 ,該測量值 實際值(選填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
④給電流計 聯(lián)(選填“串”或“并”)一個阻值為 k的電阻,就可以將該電流計改裝為量程4V的電壓表。
(2)乙同學要將另一個電流計改裝成直流電壓表,但他僅借到一塊標準電壓表、一個電池組E、一個滑動變阻器R′和幾個待用的阻值準確的定值電阻。
①該同學從上述具體條件出發(fā),先將待改裝的表直接與一個定值電阻R相連接,組成一個電壓表;然后用標準電壓表校準。請你畫完圖2方框中的校準電路圖。
②實驗中,當定值電阻R選用17.0k時,高整滑動變阻器R′的阻值,電壓表的示數是4.0V時,表的指針恰好指到滿量程的五分之二;當R選用7.0k時,調整R′的阻值,電壓表的示數是2.0V,表的指針又指到滿量程的五分之二。
由此可以判定,表的內阻rg是 k,滿偏電流Ig是 mA。若要將表改裝為量程是15V的電壓表,應配備一個 k的電阻。
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如圖,若x軸表示時間,y軸表示位置,則該圖像反映了某質點做勻速直線運動時,位置與時間的關系。若令x軸和y軸分別表示其它的物理量,則該圖像又可以反映在某種情況下,相應的物理量之間的關系。下列說法中正確的是
A.若x軸表示時間,y軸表示功能,則該圖像可以反映某物體受恒定合外力作用做直線運動過程中,物體動能與時間的關系
B.若x軸表示頻率,y軸表示動能,則該圖像可以反映光電效應中,光電子最大初動能與入射光頻率之間的關系
C.若x軸表示時間,y軸表示動量,則該圖像可以反映某物在沿運動方向的恒定合外力作用下,物體動量與時間的關系
D.若x軸表示時間,y軸表示感應電動勢,則該圖像可以反映靜置于磁場中的某閉合回路,當磁感應強度隨時間均勻增大時,增長合回路的感應電動勢與時間的關系
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在如圖所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關S后,調整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流均為I。然后,斷開S。若t′時刻再閉合S,則在t′前后的一小段時間內,正確反映流過L1的電流L1、流過L2的電流l2隨時間t變化的圖像是
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用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖)。設兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ。實驗中,極板所帶電荷量不變,若
A.保持S不變,增大d,則θ變大
B.保持S不變,增大d,則θ變小
C.保持d不變,減小S,則θ變小
D.保持d不變,減小S,則θ不變
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一列橫波沿x軸正向傳播,a、b、c、d為介質中沿波傳播方向上四個質點的平衡位置。某時刻的波形如圖1所示,此后,若經過周期開始計時,則圖2描述的是
A.a處質點的振動圖象 B.b處質點的振動圖象
C.c處質點的振動圖象 D.d處質點的振動圖象
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太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其質量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026 J,根據愛因斯坦質能方程,太陽每秒鐘減少的質量最接近
A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg
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對于紅、黃、綠、藍四種單色光,下列表述正確的是
A.在相同介質中,綠光的折射率最大 B.紅光的頻率最高
C.在相同介質中,藍光的波長最短 D.黃光光子的能量最小
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