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        1. (2007?蘇州模擬)一塊N型半導(dǎo)體薄片(稱霍爾元件),其橫載面為矩形,體積為b×c×d,如圖所示.已知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n、電阻率為ρ、電子電荷量e.將此元件放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向沿Z軸方向,并通有沿x軸方向的電流I.
          (1)此元件的CC′兩個(gè)側(cè)面中,哪個(gè)面電勢(shì)高?
          (2)試證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí),此元件的CC′兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比
          (3)磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的儀器.其測(cè)量方法為:將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)之中,用毫安表測(cè)量通以電流I,用毫伏表測(cè)量C、C,間的電壓U CC′,就可測(cè)得B.若已知其霍爾系數(shù)k=
          1ned
          =10mV/mA?T
          .并測(cè)得UCC′=0.6mV,I=3mA.試求該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
          分析:(1)金屬導(dǎo)體中移動(dòng)的是自由電子,根據(jù)左手定則判定電子的偏轉(zhuǎn)方向,從而得出元件的CC′兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)的高低.
          (2)最終電子在洛倫茲力和電場(chǎng)力的作用下處于平衡,根據(jù)平衡,結(jié)合電流的微觀表達(dá)式,證明出兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比.
          (3)根據(jù)證明出的電勢(shì)差和電流的關(guān)系求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
          解答:解:(1)電流沿x軸正方向,知電子流動(dòng)的方向沿x軸負(fù)方向,根據(jù)左手定則,知電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn),所以C側(cè)面得到電子帶負(fù)電,C′側(cè)面失去電子帶正電.故C'面電勢(shì)較高.
          (2)當(dāng)電子受力平衡時(shí)有:e
          U
          b
          =evB
          .得U=vBb.電流的微觀表達(dá)式I=nevS=nevbd.所以v=Inebd.U=
          I
          nebd
          ×Bb=
          B
          ned
          I
          .知兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比.
          (3)UCC′=
          B
          ned
           I,則B=
          nedUCC′
          I
          =
          UCC′
          KI
          =
          0.6
          10×3
          T=0.02T

          故該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為0.02T.
          點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判定洛倫茲力的方向,以及知道最終電子受電場(chǎng)力和洛倫茲力處于平衡.
          練習(xí)冊(cè)系列答案
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          (2007?蘇州模擬)一物沿直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖,已知在前2s內(nèi)合外力對(duì)物體做功為W,則( 。

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          ①請(qǐng)你根據(jù)此閃光照片定性描述出小球的運(yùn)動(dòng)情形:
          小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)
          小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)
          ;
          ②對(duì)于小球下落時(shí)所受的阻力,我們可以作最簡(jiǎn)單的猜想:阻力(F)與小球速度(V)
          成正比(或平方成正比)
          成正比(或平方成正比)
          ,即F=k
          V或V2
          V或V2
          (k為某一常數(shù)).閃光照相機(jī)的閃光頻率為f,圖中刻度尺的最小分度為s0,小球的質(zhì)量為m.若猜想成立,則由此閃光照片及上述已知條件可求得膠木球在水中下落時(shí)的阻力常數(shù)k=
          mg
          5s0f
          mg
          (5s0f)2
          mg
          5s0f
          mg
          (5s0f)2

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          科目:高中物理 來源: 題型:

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