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        1. 如圖,將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)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(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UN=RH,其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù),僅與材料性質(zhì)有關(guān)
          (1)若半導(dǎo)體材料是自由電子導(dǎo)電的,請(qǐng)判斷圖1中    端(填c或f)的電勢(shì)高;
          (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式    .(通過(guò)橫截面積S的電流I=nevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率.
          【答案】分析:(1)金屬導(dǎo)體中移動(dòng)的是自由電子,當(dāng)電流的方向水平向右時(shí),電子向左定向移動(dòng),受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn),根據(jù)電子偏轉(zhuǎn)到哪一表面判斷電勢(shì)的高低.
           (2)當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,根據(jù)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,結(jié)合電流I=nevS,推導(dǎo)出UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間的關(guān)系.
          解答:解:(1)電流的方向水平向右時(shí),電子向左定向移動(dòng),根據(jù)左手定則,電子向f面偏轉(zhuǎn).f面得到電子帶負(fù)電,c面失去電子帶正電,所以C端的電勢(shì)高.
          (2)最終電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等,設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬帶為a,有,
          根據(jù)電流I=nevS,v=
          所以,
          則爾系數(shù)RH=
          故本題答案為:(1)C,(2)
          點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵知道金屬導(dǎo)體中移動(dòng)的是自由電子,根據(jù)左手定則判斷電子偏轉(zhuǎn)方向,從而得出表面電勢(shì)的高低.會(huì)根據(jù)荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等,推導(dǎo)出UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間的關(guān)系.
          練習(xí)冊(cè)系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          如圖,將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)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(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UN=RH
          IB
          d
          ,其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù),僅與材料性質(zhì)有關(guān)
          (1)若半導(dǎo)體材料是自由電子導(dǎo)電的,請(qǐng)判斷圖1中
          C
          C
          端(填c或f)的電勢(shì)高;
          (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式
          1
          ne
          1
          ne
          .(通過(guò)橫截面積S的電流I=nevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率.

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

          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(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域.
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          如圖1,將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)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(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UH=RH
          IBd
          ,其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù),僅與材料性質(zhì)有關(guān).
          (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為l,請(qǐng)寫(xiě)出UH和EH的關(guān)系式;若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的,請(qǐng)判斷圖1中c、f哪端的電勢(shì)高;
          (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式.(通過(guò)橫截面積S的電流I=nevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率);
          (3)圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖,將非磁性圓盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上,圓盤(pán)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.霍爾元件置于被測(cè)圓盤(pán)的邊緣附近.當(dāng)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖象如圖3所示.
          a.若在時(shí)間t內(nèi),霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P,請(qǐng)導(dǎo)出圓盤(pán)轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式.
          b.利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車(chē)行駛的里程.除此之外,請(qǐng)你展開(kāi)“智慧的翅膀”,提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想.

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          科目:高中物理 來(lái)源:2010年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試?yán)砭C(北京卷) 題型:計(jì)算題

          (18分)

                 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(cè)量和自動(dòng)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(chǎng)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)cf間產(chǎn)生電勢(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EHUH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與IB以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UHRH,其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù),僅與材料性質(zhì)有關(guān)。

                 (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為l,請(qǐng)寫(xiě)出UHEH的關(guān)系式;若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的,請(qǐng)判斷圖1中c、f哪端的電勢(shì)高;[

                 (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式。(通過(guò)橫截面積S的電流InevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率);

                 (3)圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖,將非磁性圓盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上,圓盤(pán)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。霍爾元件置于被測(cè)圓盤(pán)的邊緣附近。當(dāng)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖3所示。

                 a.若在時(shí)間t內(nèi),霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P,請(qǐng)導(dǎo)出圓盤(pán)轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。

                 b.利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車(chē)行駛的里程。除此之外,請(qǐng)你展開(kāi)“智慧的翅膀”,提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想。

           

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          科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

          如圖,將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)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(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UN=RH
          IB
          d
          ,其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù),僅與材料性質(zhì)有關(guān)
          (1)若半導(dǎo)體材料是自由電子導(dǎo)電的,請(qǐng)判斷圖1中______端(填c或f)的電勢(shì)高;
          (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式______.(通過(guò)橫截面積S的電流I=nevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率.
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