【題目】半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)電的粒子—“載流子”有兩種:自由電子和空穴(空穴可視為能自由移動帶正電的粒子),以自由電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫N型半導(dǎo)體,以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫P型半導(dǎo)體。圖為檢驗半導(dǎo)體材料的類型和對材料性能進行測試的原理圖,圖中一塊長為a、寬為b、厚為c的半導(dǎo)體樣品板放在沿y軸正方向的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B。當有大小為I、沿x軸正方向的恒定電流通過樣品板時,會在與z軸垂直的兩個側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢差UH,霍爾電勢差大小滿足關(guān)系,其中k為材料的霍爾系數(shù)。若每個載流子所帶電量的絕對值為e,下列說法中正確的是( )
A. 如果上表面電勢高,則該半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體
B. 霍爾系數(shù)越大的材料,其內(nèi)部單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目越多
C. 若將磁場方向改為沿z軸正方向,則在垂直y軸的兩個側(cè)面間會產(chǎn)生的霍爾電勢差變小。
D. 若將電流方向改為沿z軸正方向,則在垂直x軸的兩個側(cè)面間會產(chǎn)生的霍爾電勢差變大。
【答案】AC
【解析】
根據(jù)左手定則判斷帶電粒子的電性,根據(jù)最終洛倫茲力和電場力平衡列式,再根據(jù)電流的微觀表達式列式,最后聯(lián)立求解即可.
電流向右,磁場垂直向內(nèi),若上表面電勢高,即帶正電,故粒子受到的洛倫茲力向上,故載流子是帶正電的“空穴”,是P型半導(dǎo)體,故A正確;最終洛倫茲力和電場力平衡,有:evB=e;電流的微觀表達式為:I=nevS;且霍爾電勢差大小滿足關(guān)系UH=k,聯(lián)立解得:,單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目,隨著霍爾系數(shù)越大,而越小,故B錯誤;若將磁場方向改為沿z軸正方向,則平衡時:evB=e,解得U=Bdv,則d由原來的b變?yōu)?/span>c,減小,此時的電勢差產(chǎn)生在前表面和后表面,則在垂直y軸的兩個側(cè)面間會產(chǎn)生的霍爾電勢差變小,選項C正確,D錯誤。故選AC。
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【題目】如圖所示,在第Ⅱ象限內(nèi)有水平向右的勻強電場,在第Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小相等。有一個帶正電的粒子質(zhì)量為m帶電量為q以垂直于x軸的初速度v0從x軸上的P點進入勻強電場中,并且恰好與y軸的正方向成45°角進入磁場,又恰好垂直進入第Ⅳ象限的磁場。已知OP之間的距離為d。求:
(1)電場強度E的大。
(2)帶電粒子在磁場中第二次經(jīng)過x軸時,在電場和磁場中運動的總時間。
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【題目】如圖所示,理想變壓器的原線圈接在的交流電源上,副線圈接有R=55的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為4:1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是( )
A. 原線圈的輸入功率為
B. 電流表的讀數(shù)為0.25A
C. 電壓表的讀數(shù)為
D. 副線圈輸出交流電的周期為50s
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【題目】如圖所示, AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌, 兩導(dǎo)軌間的距離為L, 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角是θ, 在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜面向上方的勻強磁場, 磁感應(yīng)強度為B. 在導(dǎo)軌的AC端連接一個阻值為R的電阻,導(dǎo)軌的電阻不計.一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab, 電阻為r 質(zhì)量為m, 從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑, 下滑高度為H時達到最大速度。不計摩擦,求在此過程中:
(1)ab 棒的最大速度
(2)通過電阻R的熱量
(3)通過電阻R的電量
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【題目】如圖所示,導(dǎo)體棒ab沿水平面內(nèi)的光滑導(dǎo)線框向右做勻速運動,速度v=15m/s.電阻R=4Ω,線框、電流表和導(dǎo)體棒的電阻均不計。線框?qū)?/span>L=0.4m,處于豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.5T.當開關(guān)S斷開時,電流表示數(shù)為0.6A.求:
(1)導(dǎo)體棒ab切割磁感線運動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大。
(2)燈L的電阻值.
(3)若將開關(guān)S閉合,電流表示數(shù)變?yōu)槎嗌?/span>
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【題目】(12分)一帶電量q=6.4×10-19C、質(zhì)量m=1.6×10-25㎏的初速度為零的粒子,經(jīng)電壓U=200V的加速電場加速后,沿垂直于電場線方向進入E=1.0×103V/m均勻偏轉(zhuǎn)電場。已知粒子在穿越偏轉(zhuǎn)電場過程中沿場強方向的位移為5㎝,不計粒子所受重力,求:
(1)偏轉(zhuǎn)電場平行板的板長;(2)粒子穿越偏轉(zhuǎn)電場過程中偏角的正切。
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【題目】某學習小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖所示,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的,沿木板滑行,橡皮筋對小車做的功記為W。當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致),每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算。
(1)除了圖中已有的實驗器材外,還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)電源。
(2)實驗中,小車會受到摩擦力的作用,可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力,則下面操作正確的是(______)
A.放開小車,能夠自由下滑即可
B.放開小車,能夠勻速下滑即可
C.放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可
D.放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可
(3)在正確操作的情況下,打在紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的________部分進行測量(根據(jù)下圖所示的紙帶回答)。
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【題目】如圖所示,在光滑水平面上有一邊長為L的N匝正方形閉合導(dǎo)體線框abcd,處于磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中,其ab邊與磁場的右邊界重合。線框由同種粗細均勻的導(dǎo)線制成,它的總電阻為R,F(xiàn)將線框以恒定速度v水平向右勻速拉出磁場。此過程中保持線框平面與磁場方向垂直,拉力在線框平面內(nèi)切與ab邊垂直,且bc邊始終與磁場的右邊界保持垂直。求在線框被拉出磁場的過程中
(1)線框內(nèi)的電流大;
(2)ab兩端的電壓;
(3)線框中產(chǎn)生的熱量。
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【題目】如圖所示,AB為豎直半圓軌道的豎直直徑,軌道半徑R=0.9m,軌道B端與水平面相切,質(zhì)量m=1kg的光滑小球從水平面以初速度V0向B滑動,取g=10m/s2.
(1)若V0=6m/s,求小球經(jīng)軌道最低點B瞬間對軌道的壓力為多少?
(2)若小球剛好能經(jīng)過A點,則小球在A點的速度至少為多大?小球離開A點后在水平面的落點與B點的距離為多少?
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