如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的前后侧面磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时电势差U、电流I(方向如图)和B关系为,式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为υ,电荷量为e,导体板单位体积中电子的个数为n。回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势 填“高于”、“低于”或“等于”)下侧面的电势。
(2)求霍尔系数k的表达式,写出必要的推导过程。
高二物理解答题中等难度题
如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的前后侧面磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时电势差U、电流I(方向如图)和B关系为,式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为υ,电荷量为e,导体板单位体积中电子的个数为n。回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势 填“高于”、“低于”或“等于”)下侧面的电势。
(2)求霍尔系数k的表达式,写出必要的推导过程。
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如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=k.式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.
设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”);
(2)n代表导体板单位体积中电子的个数.由静电力和洛伦兹力平衡的条件,求证霍尔系数为k=_____.
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如图所示,宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为的匀强磁场中,当恒定电流I通过霍尔元件时,在它的前后两个侧面之间会产生电压,这样就实现了将电流输入转化为电压输出。为提高输出的电压,可采取的措施是( )
A.增大d B.减小d C.增大h D.减小h
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如图所示,宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为的匀强磁场中,当恒定电流I通过霍尔元件时,在它的前后两个侧面之间会产生电压,这样就实现了将电流输入转化为电压输出。为提高输出的电压,可采取的措施是( )
A.增大d B.减小d C.增大h D.减小h
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如图1所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在匀强磁场中,磁场方向垂直于板的两个侧面向里,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.霍尔效应可解释如下: 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横 向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的电场力,当电场力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两 侧之间就会形成稳定的电势差.
(1)达到稳定时,导体板上下侧面的电势哪个高?
(2)若测得上侧面A和下侧面A′之间的电压为U1,磁感应强度为B1,求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?
(3)由于电流和电压很容易测量,因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小.若已知该导体内部单位体积内自由电子数为,电子电量为e,测得通过电流为I时,导体板上下侧面的电压为U ,求此时磁感应强度B的大小.
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如图所示,宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过该导体时,在导体的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明:当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为: ,式中的比例系数K称为霍尔系数.设载流子的电量为q,下列说法正确的是( )
A. 载流子所受静电力的大小
B. 导体上表面的电势一定大于下表面的电势
C. 霍尔系数为,其中n为导体单位长度上的电荷数
D. 载流子所受洛伦兹力的大小,其中n为导体单位体积内的电荷数
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如图所示,宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过该导体时,在导体的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明:当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为:,式中的比例系数K称为霍尔系数.设载流子的电量为q,下列说法正确的是( )
A. 载流子所受静电力的大小
B. 导体上表面的电势一定大于下表面的电势
C. 霍尔系数为,其中n为导体单位长度上的电荷数
D. 载流子所受洛伦兹力的大小,其中n为导体单位体积内的电荷数
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如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为,式中的比例系数K称为霍尔系数。设电流I(方向如图)是由电子的定向流动形成的,导体单位体积中电子的个数为n,电子定向移动的速率为v,电量为e。下列说法正确的是
A. 上表面的电势比下表面低
B. 洛伦兹力对电子做正功
C. 霍尔系数K的大小与n、e有关
D. 霍尔系数K的大小与d、h有关
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如图所示宽度为h、厚度为d的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差。
⑴金属板上侧面A电势______下侧面电势(填高于或低于);
⑵若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=______.
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