【題目】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差，這個(gè)現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)差被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓。

(1)如圖甲所示，將厚度為d的矩形薄片垂直置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。薄片上有四個(gè)電極E、F、M、N，在E、F間通以電流強(qiáng)度為Ⅰ的恒定電流。已知薄片中自由電荷的電荷量為q，單位體積內(nèi)自由電荷的數(shù)量為n。請(qǐng)你推導(dǎo)出M、N間霍爾電壓的表達(dá)式UH。（推導(dǎo)過(guò)程中需要用到、但題目中沒(méi)有的物理量，要做必要證明）

(2)霍爾元件一般采用半導(dǎo)體材料制成。目前廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分為兩大類：一類是“空穴”（相當(dāng)于帶正電的粒子）導(dǎo)電的P型半導(dǎo)體，另一類是電子導(dǎo)電的N型半導(dǎo)體。若圖甲中所示為半導(dǎo)體薄片，請(qǐng)你簡(jiǎn)要說(shuō)明如何判斷薄片是哪類半導(dǎo)體？

(3)利用霍爾效應(yīng)可以制成多種測(cè)量器件。圖乙是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤(pán)的周邊等距離地嵌裝著N1個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反�；魻栐糜诒粶y(cè)圓盤(pán)的邊緣附近。當(dāng)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖丙所示。若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖電壓數(shù)目為N2，請(qǐng)你導(dǎo)出圓盤(pán)轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。

【答案】(1)；(2)見(jiàn)解析；(3)

【解析】

(1)設(shè)M、N間的寬度為L，薄片中通有恒定電流I時(shí)，自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速度為v，則有

霍爾電場(chǎng)為

薄片中的移動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)有

聯(lián)立可得

(2)根據(jù)M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)高低判斷半導(dǎo)體材料的類型，如果，薄片材料是P型半導(dǎo)體材料，如果薄片材料是N型半導(dǎo)體材料

(3)由于時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的肪沖數(shù)目為N2，則有

圓盤(pán)轉(zhuǎn)速度為

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】位于A、B處的兩個(gè)帶有不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢(shì)分布如圖所示，圖中實(shí)線表示等勢(shì)線，則(　　)

A. a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

B. 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功

C. 負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功

D. 正電荷從e點(diǎn)沿圖中虛線移到f點(diǎn)電勢(shì)能先減小后增大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓形管道的最高點(diǎn)時(shí)，管道對(duì)小球的彈力與最高點(diǎn)時(shí)的速度平方的關(guān)系如圖乙所示(取豎直向下為正方向)。為通過(guò)圓心的一條水平線。不計(jì)小球半徑、管道的粗細(xì),重力加速度為g。則下列說(shuō)法中正確的是( )

A.管道的半徑為

B.小球的質(zhì)量為

C.小球在下方的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球可能有作用力

D.小球在上方的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球可能有作用力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，電子在電勢(shì)差為U0＝4 500 V的加速電場(chǎng)中，從左極板由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從右板中央垂直射入電勢(shì)差為U＝45 V的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在豎直放置的熒光屏M上，整個(gè)裝置處在真空中，已知電子的質(zhì)量為 ，電荷量為 ，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的板長(zhǎng)為L1＝10 cm，板間距離為d＝1 cm，光屏M到偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板右端的距離L2＝15 cm.求：

(1)電子從加速電場(chǎng)射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度v0；

(2)電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離(側(cè)移距離)y；

(3)電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ；

(4)電子打在熒光屏上時(shí)到中心O的距離Y.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩等量同種正點(diǎn)電荷固定在真空中，在它們連線的中垂線上有A、B兩點(diǎn)，O為連線中點(diǎn)，C為連線上一點(diǎn)，下列結(jié)論正確的是（ ）

A. B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)

B. B點(diǎn)電勢(shì)一定低于A點(diǎn)電勢(shì)

C. 若把一正電荷從A沿直線移到C，電勢(shì)能增加

D. 若一負(fù)電荷僅在電場(chǎng)力下從C沿直線運(yùn)動(dòng)到O，加速度將變大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】目前地球上消耗的能量絕大部分來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部核聚變時(shí)釋放的核能。

(1)如果將太陽(yáng)聚變時(shí)的核反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核（）聚變生成1個(gè)氦核（）和2個(gè)正電子。請(qǐng)你寫(xiě)出此核反應(yīng)方程；

(2)目前太陽(yáng)能已被廣泛利用。如圖所示的太陽(yáng)能路燈的額定功率為P，光電池的光電轉(zhuǎn)換效率為η。用P0表示太陽(yáng)輻射的總功率，用r表示太陽(yáng)與地球間的距離。太陽(yáng)光傳播到達(dá)地面的過(guò)程中大約有30%的能量損耗。某段時(shí)間內(nèi)，電池板接收太陽(yáng)垂直照射的等效面積為S。求這段時(shí)間內(nèi)路燈正常工作時(shí)間t與日照時(shí)間t0之比？

(3)天文學(xué)家估測(cè)：太陽(yáng)已有50億年的歷史了。有人認(rèn)為：50億年來(lái)，因釋放核能而帶來(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量變化幾乎可以忽略。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這種觀點(diǎn)的合理性�？赡苡玫降臄�(shù)據(jù)：太陽(yáng)的質(zhì)量約為M0=2×1030kg，太陽(yáng)輻射的總功率為P0=4×1026W，1年3×107秒。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，長(zhǎng)l=1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繩與豎直方向的夾角θ=37°．已知小球所帶電荷量q=1.0×10﹣6 C，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8．求：

（1）小球所受電場(chǎng)力F的大�。�

（2）小球的質(zhì)量m．

（3）將電場(chǎng)撤去，小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一個(gè)正點(diǎn)電荷Q固定在正方形的一個(gè)角上，另一個(gè)帶電粒子射入該區(qū)域時(shí)，恰好能經(jīng)過(guò)正方形的另外三個(gè)角a、b、c，如圖所示，則有(　　)

A. 根據(jù)軌跡可判斷該帶電粒子帶負(fù)電

B. a、b、c三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小之比是1∶2∶1

C. 粒子在a、b、c三點(diǎn)的加速度大小之比是2∶1∶2

D. a、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在某種介質(zhì)中，一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖（a）所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)D剛要開(kāi)始振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)圖像如圖（b）所示；t=0時(shí)刻在D點(diǎn)有一臺(tái)機(jī)械波信號(hào)接收器（圖中未畫(huà)出），正以2m/s的速度沿x軸正向勻速運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（　�。�

A.質(zhì)點(diǎn)D的起振方向沿y軸負(fù)方向

B.t=0.05s時(shí)質(zhì)點(diǎn)B回到平衡位置

C.信號(hào)接收器接收到該機(jī)械波的頻率小于2.5Hz

D.若改變振源的振動(dòng)頻率，則形成的機(jī)械波在該介質(zhì)中的傳播速度也將發(fā)生改變

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案