高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

如图所示,一定厚度和宽度的半导体板放在匀强磁场中,当半导体板通过一定电流,且电流与磁场方向垂直时,在上侧面$A$和下侧面$A'$之间会产生一定的电势差$U_{H}$将这种半导体板制成磁敏元件,可用来探测某空间的磁场。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

若半导体板内载流子为电子,则上侧面$A$的电势比下侧面$A'$的电势高

","

探测空间磁场时,$U_{H}$与被测磁场的磁感应强度呈线性关系

","

探测空间磁场时,磁敏元件的摆放方向对$U_{H}$的数值无影响

","

在图示情况下,半导体板单位体积中载流子数目越大$U_{H}$越大

"]
[["B"]]

$\rm A$.根据左手定则可知,电子受到洛伦兹力向上偏转,故上侧面$A$的电势比下侧面$A'$的电势低,$\rm A$错误;

$\rm BD$.设半导体板的厚度为$d$,高度为$h$,根据电流的微观表达式$I=neSv$

当电势差稳定时洛伦兹力与电场力平衡,则有$Bev=e\dfrac{U_{{H}}}{h}$

联立解得$U_{{H}}=\dfrac{BI}{ned}$

可知电势差$U_{H}$$B$成正比,与$d$成反比,半导体板单位体积中载流子数目越大$U_{H}$越小,$\rm B$正确,$\rm D$错误;

$\rm C$.探测空间磁场时,磁敏元件的摆放要求磁场方向与板的厚度平行,即磁敏元件的摆放方向对$U_{H}$的数值有影响,$\rm C$错误。

故选:$\rm B$

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