【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)用于測量和自動控制等領(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EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓UH。當(dāng)電荷所受的電場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,請判斷圖1中c、f哪端的電勢高;
(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圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時(shí),霍爾元件輸出的電壓脈動信號圖像如圖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,請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。
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科目:高中物理 來源: 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,A在磁場作用下做半徑為R的圓周運(yùn)動,R遠(yuǎn)大于板間距離,A經(jīng)電場多次加速,動能不斷增大,為使R保持不變,磁場必須相應(yīng)地變化。不計(jì)粒子加速時(shí)間及其做圓周運(yùn)動產(chǎn)生的電磁輻射,不考慮磁場變化對粒子速度的影響及相對論效應(yīng)。求
(1)A運(yùn)動第1周時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小;
(2)在A運(yùn)動第n周的時(shí)間內(nèi)電場力做功的平均功率;
(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)動軌跡。在B的軌跡半徑遠(yuǎn)大于板間距離的前提下,請指出哪個(gè)圖能定性地反映A、B的運(yùn)動軌跡,并經(jīng)推導(dǎo)說明理由。
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科目:高中物理 來源: 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,帶電粒子穿過的時(shí)間可忽略。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,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,且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是
A. 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πRf
B. 質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動能與加速電壓U成正比
C. 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩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。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,運(yùn)動過程中始終與導(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,則下列說法中正確的是
A. 導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動過程中的每個(gè)時(shí)刻受到的安培力方向總與運(yùn)動方向相反
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)動后到速度第一次為零時(shí),下降的高度為h,則通過電阻R的電量為
D. 若導(dǎo)體棒開始運(yùn)動后到速度第一次為零時(shí),下降的高度為h,此過程導(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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【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,場強(qiáng)大小為E。在圓上A點(diǎn)有一發(fā)射器,以相同的動能平行于水平面沿不同方向發(fā)射帶電量為+q的小球,小球會經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn),在這些點(diǎn)中,以過C點(diǎn)的小球動能最大,且AC兩點(diǎn)間的距離為R。忽略小球間的相互作用,下列說法正確的是
A. 電場的方向與AB間的夾角為30°
B. 電場的方向與AB間的夾角為60°
C. 若A點(diǎn)的電勢φA=0,則C點(diǎn)的電勢φC=-1.5ER
D. 若在A點(diǎn)以初動能Ek0發(fā)射的小球,則小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的動能EkB=Ek0+qER
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科目:高中物理 來源: 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,電場強(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,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。今從MN上的O點(diǎn)向磁場中射入一個(gè)速度大小為v、方向與MN成45°的帶正電粒子,該粒子在磁場中運(yùn)動時(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)過直線MN,而第五次經(jīng)過直線MN時(shí)恰好又通過O點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力,求:
(1)電場強(qiáng)度E的大小
(2)該粒子再次(第五次經(jīng)過直線MN時(shí))從O點(diǎn)進(jìn)入磁場后,運(yùn)動的軌道半徑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)過直線MN時(shí))所需的時(shí)間t
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科目:高中物理 來源: 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)生相對滑動,一起沿著水平面運(yùn)動。若改用水平力F′拉木塊B(如圖乙所示),使木塊A、B也保持相對靜止一起沿著水平面運(yùn)動,已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則F′可能為
A. B. C. D.
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【題目】如圖所示,用靜電計(jì)可以測量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差,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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