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

根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件,它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制,在自动化生产等技术领域具有广泛应用。

某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为$L$、厚度为$d$的正方形半导体薄片构成,电子的移动方向从$SR$边进入薄片朝$PQ$边运动。当突然垂直$PQRS$面施加一磁感强度为$B$方向如图所示的匀强磁场时,电子将$(\qquad)$

["

在安培力作用下向$PS$侧积聚

","

在洛伦兹力作用下向$PS$侧积聚

","

在安培力作用下向$QR$侧积聚

","

在洛伦兹力作用下向$QR$侧积聚

"]
[["D"]]

根据左手定则,则电子在洛伦兹力作用下向$QR$侧积聚。

故选:$\rm D$

已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷,稳定后在薄片中形成场强为$E$的匀强电场,该电场中$PS$$QR$边之间的电势差大小为$(\qquad)$

["

$EL$

","

$\\dfrac{E}{L}$

","

$Ed$

","

$\\dfrac{E}{d}$

"]
[["A"]]

电场中$PS$$QR$边之间的电势差大小为$U=EL$

故选:$\rm A$

利用该元件构成的磁传感器可将                 (填物理量名称)转化为 $PS$$QR$边之间的电势差,并加以测量。如图所示,将这种传感器固定在自行车的车架上,并在车轮辐条上固定强磁铁,当车轮转动时,磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一个电势差,只要测出哪些物理量,即可测得自行车的平均速率大小?请写出需要测量的物理量及其字母:                                  ,自行车的平均速率测量公式为:                 

[["垂直$PQRS$方向的磁感强度","相邻两次电势差之间的时间间隔$T$","车轮半径$R$","$v=\\dfrac{2\\pi R}{T}$"]]

根据$\dfrac{U}{L}e=Bev$

可知,$B=\dfrac{U}{Lv}$

则利用该元件构成的磁传感器可将垂直$PQRS$方向的磁感应强度转化为 $PS$$QR$边之间的电势差,并加以测量。

自行车的平均速率大小为$v=\dfrac{2\pi R}{T}$

当车轮转动时,强磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一个电势差,可知还需测量相邻两次电势差之间的时间间隔$T$、车轮半径$R$

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