高中 | 霍尔元件 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

霍尔元件

霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域,霍尔元件一般用半导体材料制成,有的半导体中的载流子(自由电荷)是自由电子,有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷)。如图所示为用半导体材料制成的霍尔元件的工作原理示意图,厚度为$h$,宽度为$d$,当磁场方向与电流方向垂直时,在导体上下表面会产生电势差,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

若元件的载流子是自由电子,上表面的电势低于下表面电势

","

若元件的载流子是空穴,上表面的电势低于下表面电势

","

保持载流子定向移动速率$v$不变,仅增大$d$时,上下表面的电势差不变

","

保持电流$I$不变,仅增大$d$时,上下表面的电势差增大

"]
[["AC"]]

$\rm AB$、由左手定则,可知载流子向上表面偏转,若载流子是自由电子,可知上表面的电势低于下表面电势;

若载流子是空穴,则上表面电势高于下表面电势,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;

$\rm CD$、稳定状态下,载流子受到的电场力与洛伦兹力平衡$q\dfrac{U}{h}=qBv$,由电流的微观表达式$I=nqvdh$,可得到电势差$U=Bvh= \dfrac{BI}{nqd}$

$v$不变,仅增大$d$,上下表面的电势差不变;若$I$不变,仅增大$d$,则上下表面电势差减小,故$\rm C$正确,$\rm D$错误。

故选:$\rm AC$

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下列关于四种仪器的说法正确的是 如图所示为某霍尔元件(电子导电)的工作原理图,元件处于竖直向下的匀强磁场中,当存在方向流动的稳定电流时,电子元器件、两侧面会形成电势差,下列说法中正确的是 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,在上侧面和下侧面之间会产生一定的电势差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 如图所示为由运算芯片和长方体霍尔元件组成的测量磁场的传感器,输出的交变电流经二极管整流后成为恒定电流从霍尔元件的端流入,从端流出。磁感应强度为的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面水平向左,用电压表测得端电压为。已知霍尔元件的载流子为自由电子,单位体积的自由电子数为,电子的电荷量为,霍尔元件沿方向的长度为,下列说法正确的是 利用霍尔效应制成的霍尔元件工作原理如图所示,元件横截面直径为,磁感应强度垂直于霍尔元件的轴线向里,通入图示方向的电流,、两点就会形成电势差,已知该元件单位体积内电子数为,电子电荷量为,下列说法中正确的是 电在汽车的使用过程中应用广泛,在保障汽车行驶、提升安全与舒适度等方面发挥了重要作用。
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