如下圖所示,厚度為h,寬度為d的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中,當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時,在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面之間會產(chǎn)生電勢差.這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).實驗表明,當(dāng)磁場不太強時,電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U=,式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).

  霍爾效應(yīng)可解釋如下:外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場,橫向電場對電子施加與洛倫茲力相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時,導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差.

  設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的,電子的平均定向速度為v,電量為e,回答下列問題:

(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________下側(cè)面的電勢.(“填高于”、“低于”或“等于”)

(2)電子所受的洛倫茲力的大小________.

(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時,電子所受靜電力的大小為________.

(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)為k=,其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù).

答案:
解析:

  這是一種日趨流行的信息給予題,又稱“搭橋題”,即通過題給信息,在解題者的已有知識與陌生的實際問題之間架設(shè)“橋梁”,從而協(xié)助解題者在短時間內(nèi)調(diào)動有關(guān)知識,在似曾相識的情境下有針對性地思考解答.

  (1)根據(jù)左手定則,電子受到的洛倫茲力指向上側(cè)面A,故電子向A偏轉(zhuǎn),聚集在導(dǎo)體板的A側(cè),下側(cè)面出現(xiàn)多余的正電荷,故達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,UA,即應(yīng)填“低于”.

  (2)根據(jù)洛倫茲力公式F=qvB可知,電子所受的洛倫茲力的大小為F=evB.

  (3)當(dāng)其上下兩側(cè)電勢差U時,電場強度E=U/h,電子所受靜電力F=Eq=,而此時已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),由二力平衡得F=F.故本題填或evB均可.

  (4)電子受到橫向靜電力F與洛倫茲力F的作用,由二力平衡的條件,有

      =evB,  得U=hvB    、

而單位體積內(nèi)的電量q=ne,單位體積的長度l,故電子通過單位體積的時間為

       t=,

因而電流為I==nehdv         ②

將①、②兩式代入U=

       hvB=

解上式,得   k=


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

霍爾元件的工作原理示意圖如下圖所示,如果用d表示薄片的厚度,k為霍爾系數(shù),若某霍爾元件d、k為定值,保持電流I恒定,則可驗證霍爾電壓UH隨B的變化情況.以下說法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:能力培養(yǎng)與測試·高二物理 題型:013

一塊密度和厚度都均勻分布的矩形被測樣品,長AB是寬BC的兩倍,如下圖所示.若用多用電表沿兩對稱軸測其電阻阻值均為R,則這塊樣品可能是

[  ]

A.單晶體
B.多晶體
C.非晶體
D.金屬

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:黃岡重點作業(yè) 高二物理(下) 題型:022

  如下圖所示,厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感強度為B的勻強磁場中,當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時,在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng).實驗表明,當(dāng)磁場不太強時,電勢差U、電流I和磁感應(yīng)強度B的關(guān)系為U=,式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).霍爾效應(yīng)可解釋如下:

  外部磁場的洛侖茲力,使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場,橫向電場對電子施加與洛侖茲力相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時,導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間會形成穩(wěn)定的電勢差.設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的,電子的平均定向速度為v,電量為e,回答下列問題:

(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________(填“高于”、“低于” 或“等于”)下側(cè)面的電勢.

(2)電子所受洛侖茲力的大小為________.

(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間的電勢差為U時,電子所受靜電力大小為________.

(4)由靜電力與洛侖茲力平衡條件,證明霍爾系數(shù)為,其中n代表導(dǎo)體板的單位體積中的電子個數(shù).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:022

如下圖所示,厚度為h,寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時,在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).實驗表明,當(dāng)磁場不太強時,電勢差U、電流I和B的關(guān)系為.式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù).

  霍爾效應(yīng)可解釋如下:外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場,橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力.當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時,導(dǎo)體板上、下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差.

  設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的,電子的平均定向速度為v,電荷量為e,回答下列問題:

  (1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________下側(cè)面的電勢(填“高于”“低于”或“等于”);

  (2)電子所受的洛倫茲力的大小為________;

  (3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時,電子所受靜電力的大小為________;

  (4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)為,其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù).

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案