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利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将...

利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com间通以电流满分5 manfen5.com时,另外两侧满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com间建立起电场E,同时产生霍尔电势差U。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,E和U达到稳定值,U的大小与满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com以及霍尔元件厚度满分5 manfen5.com之间满足关系式满分5 manfen5.com,其中比例系数R称为霍尔系数,仅与材料性质有关。

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(1)设半导体薄片的宽度(满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com间距)为L,请写出U和E的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com哪端的电势高;

(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数R的表达式。(通过横截面积S的电流满分5 manfen5.com,其中满分5 manfen5.com是导电电子定向移动的平均速率);

(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为满分5 manfen5.com,请导出圆盘转速满分5 manfen5.com的表达式。

 

(1)C端高(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)由 C端高。 (2)当电场力与洛伦兹力相等时,得 得 (3) a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则 P=mNt 圆盘转速为 考点:考查了霍尔效应 【名师点睛】所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象.霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料,解答此题所需的知识都是考生应该掌握的.对于开放性物理试题,要有较强的阅读能力和获取信息能力. 本题能力考查层次是推理能力+应用能力(将较复杂的问题分解为几个较简单的问题,并找出它们之间的联系.)+应用能力(对问题进行合理的简化,找出物理量之间的关系,利用恰当的数学表达方式进行分析、求解,得出物理结论). 本题延续了近年来此类联系实际试题的特点,要求考生在对试题进行理论研究的同时,通过开放式的设问,让学生尝试着应用与题目相关的知识内容解决实际问题,或提出自己的设想,或对计算的结果进行评价.应该说这样的设问的设计,既能充分体现课改的基本理念,又能对中学物理教学起到良好的导向作用,同时试题也具体很好的区分度.  
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考点分析:
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一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g=10 m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积。

 

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如图甲是某研究小组设计的一个实验电路,R为阻值可调节的电阻箱,R0为定值电阻,K为单刀双掷开关,电流表量程适当、内阻忽略不计,用该实验电路测量直流电源的电动势E和内阻r.

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(1) 读出图乙中电阻箱的阻值R=________ Ω。

(2) 根据图甲实验电路,用笔画线代表导线将图乙仪器连接好。

(3) 将单刀双掷开关K分别拨到左侧a、竖起空置两种状态下并保持电阻箱阻值(已知)不变,闭合开关K1时电流表的读数分别为Ia、I0,则直流电源的电动势E=_______(用符号表示)

 

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⑴图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的_____(填“A”、“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为________mm。

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某学校操场上有如图所示的运动器械:两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上.静止时ab水平且沿东西方向.已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45°,现让ab随链条荡起来,跟竖直方向最大偏角45°,则下列说法正确的是

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A.当ab棒自南向北经过最低点时,ab中感应电流的方向是自西向东

B.当链条与竖直方向成45°时,回路中感应电流一定为零

C.当ab棒自南向北经过最低点时,安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下

D.在ab棒运动过程中,不断有磁场能转化为电场能

 

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如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是

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A磁场方向一定是垂直xOy 平面向里

B所有粒子通过磁场区的时间相同

C所有粒子在磁场区运动的半径相等

D磁场区边界可能是圆

 

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