2020屆高考物理計算題復(fù)習(xí)霍爾效應(yīng)解析版

1、霍爾效應(yīng)一、計算題1.將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流， 則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場方向會產(chǎn)生一個電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)， 此電勢差稱為霍爾電勢差.(1)某長方體薄片霍爾元件，其中導(dǎo)電的是自由電子，薄片處在與其上表面垂直的勻強磁場中，在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以如圖所示的電流時，另外兩側(cè)面c、d間產(chǎn)生霍爾電勢差 Uh,請判斷圖中c、d哪端的電勢高(2)可以將(1)中的材料制成厚度為 h、寬度為L的微小探頭，測量磁感應(yīng)強度， 將探頭放入磁感應(yīng)強度為 Bo的勻強磁場中，a、b間通以大小為I的電流，測出霍 爾電勢差UH,再將探頭放入待測磁場中，保持I不變，測出霍爾電

2、勢差 Uh,利用上述條件，求：此霍爾元件單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)n (已知電子電荷量為 e);待測磁場的磁感應(yīng)強度 Bx和Bo之間的關(guān)系式(3)對于特定的半導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值.在具體應(yīng)用中，有Uh=KhIB,式中的Kh稱為霍爾元件靈敏度，一般要求Kh越大越好，試通過計算說明為什么霍爾元件一般都做得很薄.(1)如圖1所示，厚度為h,寬度為d的導(dǎo)體板放在勻強磁場中，磁場方向垂直于板的兩個側(cè)面向里， 當電流通過導(dǎo)體板時， 在導(dǎo)體板的上側(cè)面 A和下側(cè)面A之間 會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?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

3、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方向相反的電場力，當電場力與洛侖茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。圖102達到穩(wěn)定時，導(dǎo)體板上下側(cè)面的電勢哪個高？若測得上側(cè)面 A和下側(cè)面A之間的電壓為 5,磁感應(yīng)強度為 Bi,求此時電子第1頁，共26頁做勻速直線運動的速度為多少？由于電流和電壓很容易測量，因此霍爾效應(yīng)經(jīng)常被用于檢測磁感應(yīng)強度的大小。若已知該導(dǎo)體內(nèi)部單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為，電子電量為e,測得通過電流為I時,導(dǎo)體板上下側(cè)面的電壓為 U,求此時磁感應(yīng)強度 B的大小。(2)磁流體發(fā)電的原理與霍爾效應(yīng)非常類似。如圖 2所示

4、，磁流體發(fā)電裝置的發(fā) 電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬為、高為，上下兩面是絕緣板。前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應(yīng)強度大小為B、方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為pO的導(dǎo)電液體(有大量的正、負離子)，且開關(guān)閉合前后，液體在 管道進、出口兩端壓強差的作用下，均以恒定速率沿x軸正向流動，液體所受的摩擦阻力不變。求開關(guān)閉合前，M、N兩板間的電勢差大小 Uo；求開關(guān)閉合后，M、N兩板間的電勢差大小 U；關(guān)于該裝置內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化和各力做功，下列說法中正確的是 A.該發(fā)電機內(nèi)部由于電荷隨導(dǎo)電液體沿 x軸方向運動，因此產(chǎn)

5、生了垂直于 x軸方 向的洛倫茲力分量。這個力使電荷向側(cè)面兩板聚集， 克服靜電力做功，形成電動勢， 是電源內(nèi)部的非靜電力B.閉合開關(guān)后，由于導(dǎo)電液體內(nèi)部產(chǎn)生了從M到N的電流，因此導(dǎo)電液體受到安培力的作用，安培力對流體做正功C.雖然洛倫茲力不做功，但它的一個分量對電荷做正功，另一個分量對電荷做負 功，以這兩個分量為媒介，流體的動能最終轉(zhuǎn)化為回路中的電能D.為了維持流體勻速運動，管道兩端壓強差產(chǎn)生的壓力克服摩擦阻力和安培力做 功，是整個發(fā)電機能量的來源。一塊N型半導(dǎo)體薄片(稱霍爾元件)，其橫載面為矩形，體積為bxc如圖所示.已 知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為 n、電阻率為 仍電子電荷量e.將此元件放在勻強

6、磁 場中，磁場方向沿 Z軸方向，并通有沿 x軸方向的電流I .(1)此元件的CC兩個側(cè)面中，哪個面電勢高？(2)試證明在磁感應(yīng)強度一定時，此元件的CC兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比(3)磁強計是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強度B的儀器.其測量方法為：將導(dǎo)體放在勻強磁場之中，用毫安表測量通以電流 I,用毫伏表測量 C、C,間的電壓Ucc, 就可測得B,若已知其霍爾系數(shù)k =*=10mV/mA T,并測得Ug =0.6mV,I=3mA.試求該元件所在處的磁感應(yīng)強度B的大小.第2頁，共26頁4.如圖所示為一塊長為 a,寬為b,厚為c的金屬霍爾元件放在直角坐標系中，電流 為I,方向沿x軸正方向，強度為

7、 B的勻強磁場沿y軸正方向，單位體積內(nèi)自由電 子數(shù)為n,自由電子的電量為 e,與z軸垂直的兩個側(cè)面有穩(wěn)定的霍爾電壓.則電勢高(填“上表面”或“下表面”)，霍爾電壓Uh=.5.如圖是磁流體發(fā)電工作原理示意圖。發(fā)電通道是個長方體，其中空部分的長、高、 寬分別為1、a、b,前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個電極與負載電阻 R相連。發(fā)電通道處于勻強磁場里，磁感應(yīng)強度為B,方向如圖。發(fā)電通道內(nèi)有電阻率為 P電荷量為q的高溫等離子電離氣體沿導(dǎo)管高速向右 流動，運動的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動勢。發(fā)電通道兩端必須保持一定 壓強差，使得電離氣體以不變的流速v通過發(fā)電通道。不計

8、電離氣體所受的摩擦阻力。根據(jù)提供的信息完成下列問題：(1)判斷發(fā)電機導(dǎo)體電極的正負極，求發(fā)電機的電動勢E;(2)發(fā)電通道兩端的壓強差 AP;(3)若負載電阻R阻值可以改變，當 R減小時，電路中的電流會增大；但當 R減第3頁，共26頁小到R0時，電流達到最大值（飽和值）Im；當R繼續(xù)減小時，電流就不再增大，而保持不變。設(shè)變化過程中，發(fā)電通道內(nèi)電離氣體的電阻率保持不變。求Ro和Im。.利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用刊f/7于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖，將一金屬或半導(dǎo)體七二薄片垂直置于磁場 B中，在薄片的兩個側(cè)面 a、b間通以電流I時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)

9、。其原因是薄片中的移動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Eh,同時產(chǎn)生霍爾電勢差 Uh.當電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，Eh和Uh達到穩(wěn)定值，Uh的大小與I和B以及霍爾元件厚度 d之IB間滿足關(guān)系式Uh=Rh不，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1,請寫出Uh和Eh的關(guān)系式；若半導(dǎo)體 材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖中c、f哪端的電勢高。（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,請導(dǎo)出霍爾系數(shù)Rh的表達式。（通過橫截面積S的電流I = nevS,其中v是導(dǎo)電電子定向移動的平均速率）.壓

10、力波測量儀可將待測壓力波轉(zhuǎn)換成電壓信號，其原理如圖1所示，壓力波p進入彈性盒后，通過與錢鏈O相連的“ T ”形輕桿L,驅(qū)動桿端頭A處的微型霍爾片在磁 場中沿X軸方向做微小振動，其位移X與壓力p成正比（x=ap, ”0）?；魻柶姆糯髨D 如圖2所示，它由長X寬X厚=aM、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的N型半導(dǎo)體制成。磁場方向垂直于x軸向上，磁感應(yīng)強度大小為 b=Bo（i- 3X|）, 3。比壓力波輸入時，霍 爾片靜止在X=0處,此時給霍爾片通以沿Ci、C2方向的電流I,則在側(cè)面上Di、D2兩點間產(chǎn)生霍爾電壓 Uo。第4頁，共26頁圖1圖2圖3(1)指出Di、D2兩點哪點電勢高；(2)推導(dǎo)出Uo與I、

11、Bo之間的關(guān)系式(提示：電流I與自由電子定向移動速率v之間關(guān)系為I=nevbd淇中e為電子電荷量);(3)彈性盒中輸入壓力波p(t),霍爾片中通以相同電流，測得霍爾電壓 Uh隨時間t變化圖像如圖3。忽略霍爾片在磁場中運動產(chǎn)生的電動勢和阻尼，求壓力波的振幅和頻率。(結(jié)果用Uo、Ui、6 ”及3表示)8.法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進行了實驗研究. 實驗裝置的示意圖如圖，兩塊面積均為 S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為 d.水流速度處處相同，大小為方向水平.金屬板與水流方向平行.地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分量為 B,水的電阻率為 p,水面上方有一阻值為 R的電阻通過絕

12、緣導(dǎo)線和開關(guān)S連接到兩金屬板上，忽略邊緣效應(yīng)，求：該發(fā)電裝置的電動勢；(2)通過電阻R的電流強度;電阻R消耗的電功率.第5頁，共26頁9.磁流體發(fā)電具有結(jié)構(gòu)簡單、啟動快捷、環(huán)保且無需轉(zhuǎn)動機械等優(yōu)勢。如圖所示，是正處于研究階段的磁流體發(fā)電機的簡易模型圖，其發(fā)電通道是一個長方體空腔， 長、高、寬分別為1、a、b,前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，這兩個電極通過開關(guān)與阻值為 R的某種金屬直導(dǎo)體 MN連成閉合電路，整 個發(fā)電通道處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B,方向垂直紙面向里。高溫等離子體以不變的速率 v水平向右噴入發(fā)電通道內(nèi)，發(fā)電機的等效內(nèi)阻為r,忽略等離子體的重力、相

13、互作用力及其他因素。(1)求該磁流體發(fā)電機的電動勢大小E;(2)當開關(guān)閉合后，整個閉合電路中就會產(chǎn)生恒定的電流。a.要使等離子體以不變的速率 v通過發(fā)電通道，必須有推動等離子體在發(fā)電通道 內(nèi)前進的作用力。如果不計其它損耗，這個推力的功率Pt就應(yīng)該等于該發(fā)電機的總功率Pd,請你證明這個結(jié)論；b.若以該金屬直導(dǎo)體 MN為研究對象，由于電場的作用，金屬導(dǎo)體中自由電子定 向運動的速率增加， 但運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速，因此自由電子定向運動的平均速率不隨時間變化。設(shè)該金屬導(dǎo)體的橫截面積為s,電阻率為P,電子在金屬導(dǎo)體中可認為均勻分布，每個電子的電荷量為e.求金屬導(dǎo)體中每個電子所受平均阻

14、力的大小 fo10.設(shè)圖中磁流體發(fā)電機的兩塊金屬板的長度均為a,寬度均為b,金屬板平行且正對放置，間距為d,其間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感強度為B,導(dǎo)電流體的流速為v (保持不變)、電阻率為p,負載電阻白阻值為 R.導(dǎo)電流體從一側(cè)沿垂直磁場且與金屬板平行的方向進入兩板間，當開關(guān)K撥在1時，磁流體發(fā)電機對負載電阻供電；當開關(guān)撥在 2時，磁流體發(fā)電機給平行板電容器充電，電容器間一個質(zhì) 量為m、電量為q的懸吊帶電小球在電場力作用下從豎直位置向右偏擺的最大角度 為。.求：(1)當開關(guān)K撥在1時，負載電阻得到的電壓；(2)電容器極板之間的距離 S.第6頁，共26頁11.如圖所示，磁流體發(fā)電機的通道是

15、一長為 L的矩形管道，其中通過電阻率為 p的等 離子體，通道中左、右一對側(cè)壁是導(dǎo)電的，其高為 h,相距為a,而通道的上下壁 是絕緣的，所加勻強磁場的大小為B,與通道的上下壁垂直。左、右一對導(dǎo)電壁用電阻值為r的電阻經(jīng)導(dǎo)線相接，通道兩端氣流的壓強差為 p,不計摩擦及粒子間的 碰撞，求等離子體的速率是多少。12. TOC o 1-5 h z 據(jù)報道，我國實施的“雙星”計劃所發(fā)射的衛(wèi)星中放置,-一種磁強計（霍爾元件傳感器），用于測定地磁場的磁p-Aj感應(yīng)強度等研究項目.磁強計的原理如圖所示，電路中占J，二有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方 /工形，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導(dǎo)體中通有

16、沿x 軸正方向、電流強度為I的電流.已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電量為e.金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運動.測出金 屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則：第7頁，共26頁(1)金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面哪個電勢較高?(2)求磁場磁感應(yīng)強度B的大小.霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實驗研究上取得了突破 性進展.如圖1所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的 P、Q間通入電流I,同時外加與薄 片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓Uh,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足Uh=0,式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù).某同學(xué)通過實驗來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)

17、.圖1圖2(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場方向如圖1所示，該同學(xué)用電壓表測量 Uh時，應(yīng)將電壓表的“ +”接線柱與 (填“ M” 或“N”)端通過導(dǎo)線相連.(2)已知薄片厚度d=0.40mm,該同學(xué)保持磁感應(yīng)強度 B=0.10T不變，改變電流I 的大小，測量相應(yīng)的 Uh值，記錄數(shù)據(jù)如表所示.-3I ( X10 A)3.06.09.012.015.018.0Uh (X10-3V)1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)(在圖2上)畫出Uh-I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為 X 10-3V?m?A-1?T-1 (保留2位有效數(shù)字). 1879

18、年美國物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場中受力情況時，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個橫向電勢差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應(yīng)，這個橫向第8頁，共26頁的電勢差稱為霍爾電勢差O(1)如圖甲所示，某長方體導(dǎo)體 abcda b c d的高度為h、寬度為l,其中的 載流子為自由電子，其電荷量為e,處在與abb a面垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B0o在導(dǎo)體中通有垂直于 bcc b面的電流，若測得通過導(dǎo)體的恒定電流為I,橫向霍爾電勢差為 Uh,求此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)。(2)對于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子

19、數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將 H=；定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)。利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測量磁感應(yīng)強度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對橫截面(相 當于圖甲中的abb a面)的面積可以在 0.1cm2以下，因此可以用來較精確的測 量空間某一位置的磁感應(yīng)強度。如圖乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測磁感應(yīng)強度的儀 器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對橫截面與探桿垂直。這種儀器既 可以控制通過探頭的恒定電流的大小I,又可以監(jiān)測出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差Uh,并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應(yīng)強度的大小，且顯示在儀器的顯示 窗內(nèi)。在利用上述儀器測量磁感應(yīng)強度的過程中，對探桿的放置

20、方位有何要求；要計算出所測位置磁場的磁感應(yīng)強度，除了要知道H、I、Uh外，還需要知道哪個物理量，并用字母表示。推導(dǎo)出用上述這些物理量表示所測位置磁感應(yīng)強度大小 的表達式。15.某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截 面導(dǎo)管(導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水 平放置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向與導(dǎo)管垂直。讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流 方向與B垂直。設(shè)導(dǎo)管截面高為 a,寬為b,導(dǎo)管有長 為L的一部分置于磁場中。由于磁場對液態(tài)鈉的作用 力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動力而不斷沿管子向前推進。整個系統(tǒng)是完全密封的。只有金屬鈉本身在其中流動，其余的部件都是固定不動的。(1)在圖上標出

21、液態(tài)鈉受磁場驅(qū)動力的方向。(2)假定在液態(tài)鈉不流動的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加第9頁，共26頁壓弓雖p與上述各量的關(guān)系式。(3)設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電量為 q,單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù) 為n,求在橫穿液態(tài)鈉的電流 I的電流方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均 速率V0。16.磁流體發(fā)電的原理與霍爾效應(yīng)非常類似。如圖所示，磁流體發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬為、高為，上下兩面是絕緣板。前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應(yīng)強度大小為 B、方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內(nèi)始終充滿電

22、 阻率為P0的導(dǎo)電液體(有大量的正、負離子)，且開關(guān)閉合前后，液體在管道進、 出口兩端壓強差的作用下，均以恒定速率沿x軸正向流動，液體所受的摩擦阻力不變。(1)求開關(guān)閉合前，M、N兩板間的電勢差大小 Uo；(1)求開關(guān)閉合后， M、N兩板間的電勢差大小 U；(3)關(guān)于該裝置內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化和各力做功，下列說法中正確的是 A.該發(fā)電機內(nèi)部由于電荷隨導(dǎo)電液體沿 x軸方向運動，因此產(chǎn)生了垂直于 x軸方 向的洛倫茲力分量。這個力使電荷向側(cè)面兩板聚集， 克服靜電力做功，形成電動勢， 是電源內(nèi)部的非靜電力B.閉合開關(guān)后，由于導(dǎo)電液體內(nèi)部產(chǎn)生了從M到N的電流，因此導(dǎo)電液體受到安培力的作用，安培力對流體做正功C.

23、雖然洛倫茲力不做功，但它的一個分量對電荷做正功，另一個分量對電荷做負 功，以這兩個分量為媒介，流體的動能最終轉(zhuǎn)化為回路中的電能D.為了維持流體勻速運動，管道兩端壓強差產(chǎn)生的壓力克服摩擦阻力和安培力做 功，是整個發(fā)電機能量的來源第10頁，共26頁/ / / / A強時，電勢差U、電流I和磁感強度B之間的關(guān)系為U=K1,式中的比例系數(shù)K稱.如圖所示，厚度為h,寬度為d的導(dǎo)體板放在與它垂直 的、磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場中，當電流通過導(dǎo)體 板時，在導(dǎo)體的上側(cè)面 A和下側(cè)面A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，當磁場不太K=5，其中n代表導(dǎo)體板為霍爾系數(shù).霍爾效應(yīng)可解釋如下： 外部磁場

24、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，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，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)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體上側(cè)面A的電勢 下側(cè)面A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)當導(dǎo)體上、下兩側(cè)之間的電勢差為 U時，電子所受的靜電力的大小為 .(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為 單位體積中電子的個數(shù).如圖所示，有電流I流過長

25、方體金屬塊，金屬塊寬度為d,高為b,有一磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？.在圖中，從相對的兩個極E、F接出兩條導(dǎo)線，與限流電阻及 電流計串聯(lián)后接到干電池上。調(diào)整電阻值使通入的電流約為10mA,將另一對電極 M、N接到多用表的200mV直流電壓擋 上。將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，即寫 有字符的表面，將會看到霍爾電壓怎樣變化？用另一個磁極 去接近，又會看到什么現(xiàn)象？第11頁，共26頁.用如圖所示的裝置可以測量磁感應(yīng)強度B的值，取一長方體金屬塊置于勻強磁場中，磁場方向垂直于金屬 塊前后兩個側(cè)面，

26、左右兩側(cè)面接入電路中，測得流過 長方體金屬塊的電流大小為 I,用理想電壓表測得長方 體上下兩表面的電勢差大小為U,已知長方體金屬塊的長、寬、高分別為 a、b、c,查得該金屬材料單位 體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 n,電子的電荷量為e,則可以 測出磁感應(yīng)強度B的值為 .如圖所示，一厚為d、寬為b、長為L的載流導(dǎo)體薄板放 在磁感應(yīng)強度為 B的磁場中，電流強度為I,薄板中單位 體積內(nèi)自由電荷的數(shù)目為 n,自由電荷的電量為-e,如果 磁場與薄板前后表面垂直，則板的上下兩表面 AA間會出 現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)，AA間的電勢差叫霍爾電勢差Uh (或霍爾電壓)，(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時， AA兩表面，哪一面電勢

27、高？(2)試說明霍爾電勢差Uh與題述中的哪些物理量有關(guān)，并推證出關(guān)系式.22.如圖所示，一塊長為 a,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的均勻磁場中，當電流從左至右通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體的上側(cè)面 A和下側(cè)面A，之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).已知導(dǎo)體板上下側(cè)面的電勢差U,電出流I和B的關(guān)系為：U=K,式中的比例系數(shù) K稱為霍爾系數(shù).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,導(dǎo)體板單位體積中的電子的個數(shù)為求：(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上的側(cè)面A的電勢比側(cè)面 A的電勢高還是低？(2)證明霍爾系數(shù)為 K是一個與電流、磁場無關(guān)的常量.(3)在

28、一次實驗中，一塊導(dǎo)體板寬 d=2.0M0-2m、長 a=4.0 M0-2m 厚 h=1.0 10-3m, 放在磁感應(yīng)強度 B=2T的勻強磁場中，通有I=3.0A的電流，若產(chǎn)生產(chǎn)生 1.0X0-5V 的電壓.則導(dǎo)體板中單位體積內(nèi)的電子個數(shù)是多少？ (e=1.6M0-19C)第12頁，共26頁第13頁，共26頁答案和解析1.【答案】解：(1)電流的方向水平向右時，電子向左定向移動，根據(jù)左手定則，電子向f面偏轉(zhuǎn)。f面得到電子帶負電，c面失去電子帶正電，所以 C端的電勢高。(2)電子收到的洛倫茲力與電場力平衡evB0=eE電場強度，電流的微觀表達式I=nevLh4 4n為材料本身特性，故n = B!(

29、3)由可得由表達式可知，霍爾靈敏度 KH與元件厚度h成反比，h越小，Kh值越大，所以霍爾元 件一般都做得很薄。答：(1)圖中c端的電勢高；c 一L，、一，、*(2)可待測磁場的磁感應(yīng)強度 Bx和BoN間的關(guān)系式： 凡=市口； R EJ IJ u(3)由表達式可知，笈仃二焉，霍爾靈敏度KH與元件厚度h成反比，h越小，Kh值越大，所以霍爾元件一般都做得很薄?！窘馕觥?1)金屬導(dǎo)體中移動的是自由電子，當電流的方向水平向右時，電子向左定 向移動，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的高低；(2)當電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，E和Uh達到穩(wěn)定值，根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡，結(jié)合電

30、流 I=nevS,從而確定磁感應(yīng)強度 Bx和Bo之間的關(guān)系式；(3)由上分析，即可推導(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。解決本題的關(guān)鍵知道金屬導(dǎo)體中移動的是自由電子，根據(jù)左手定則判斷電子偏轉(zhuǎn)方向，從而得出表面電勢的高低。會根據(jù)荷所受的電場力與洛倫茲力相等，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。2.【答案】A【解析】解：(1)導(dǎo)體的電子定向移動形成電流，電子的運動方向與電流方向相反， 電流方向向右，則電子向左運動。由左手定則判斷，電子會偏向 A端面，A板上出現(xiàn)等量的正電荷，電場線向上，所以第14頁，共26頁下側(cè)面A的電勢高于側(cè)面 A的電勢。當電場力與洛倫茲力

31、平衡時，則有：%re=evBi,解得：v= rt由電流微觀表達式得：I=nhdev解得：v= 又v= 聯(lián)立得：B=U0保持(2)設(shè)帶電離子所帶的電荷量為 q,當其所受的洛倫茲力與電場力平衡時, 恒定，則有：qv0B=q-,解得：Uo=Bdvo開關(guān)閉合后，M、N兩板間的電壓為R兩端的電壓兩導(dǎo)體板間液體的電阻為：r= p喘根據(jù)歐姆定律，則有：I= R兩端的電壓為：U = IR聯(lián)立得：U =R +戶疝iAB、當電荷運動時受到洛倫茲力作用，正電荷向M板積累，負電荷向 N積累，兩板間形成了由M至ij N的電場，因此電荷向兩極板間運動時受到的洛倫茲力即為非靜電力，正是非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,

32、C錯誤;MN間的電場對電荷的作用力是靜電力, 故A正確，B錯誤；C、流體的動能部分轉(zhuǎn)化為電能，故D、為了維持流體勻速運動，管道兩端的壓強滿足PS=FA+f,其中Fa為安培力，f為洛倫茲力，故發(fā)電機能量來源非靜電力做功，故 D錯誤；故選：AoU, ttUsd答：(1)下側(cè)面A;而；丁。(2) BdVo 仃。(1一二三)； A。(1)導(dǎo)體中電子受到磁場的洛倫茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A或A，聚焦了電子，產(chǎn)生電場，兩側(cè)面間就有電勢差，由左手定則可判定出電子的偏轉(zhuǎn)方向， 從而判斷A或A兩側(cè)的電荷聚集情況，聚集正電荷的一側(cè)電勢高； 當電場力與洛倫茲力平衡時，即可求出速度；根據(jù)電流的微觀表達式，I=nvhde,即可

33、求解。(2)根據(jù)洛倫茲力等于電場力，即可求解；根據(jù)電阻定律，求得液體的電阻，再依據(jù)閉合電路歐姆定律，及 U=IR,即可求解； 發(fā)電機能量來源非靜電力做功，體的動能最終部分轉(zhuǎn)化為回路中的電能，安培力做負功。第15頁，共26頁(1)考查帶電粒子在復(fù)合場的運動，掌握洛倫茲力與電場力的大小公式，及理解左手定則的應(yīng)用，注意電流的微觀表達式的內(nèi)容。(2)考查帶電粒子受到洛倫茲力與電場力相平衡的應(yīng)用，掌握電阻定律與閉合電路歐 姆定律表達式，注意液體受到安培力做功，及非靜電力做功，與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。.【答案】解：(1)電流沿X軸正方向，知電子流動的方向沿 X軸負方向，根據(jù)左手定 則，知電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，所以C

34、側(cè)面得到電子帶負電，C側(cè)面失去電子帶正電.故 C面電勢較高.(2)當電子受力平衡時有：二ei/B.得U=vBb.電流的微觀表達式I = nevS= nevbd.所以v=. U=xBb = l.知兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比(3)UCC = I,貝U B= = -=r = 0.02?故該元件所在處的磁感應(yīng)強度B的大小為0.02T.【解析】(1)金屬導(dǎo)體中移動的是自由電子，根據(jù)左手定則判定電子的偏轉(zhuǎn)方向，從而得出元件的 CC兩個側(cè)面的電勢的高低.(2)最終電子在洛倫茲力和電場力的作用下處于平衡，根據(jù)平衡，結(jié)合電流的微觀表達式，證明出兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比.(3)根據(jù)證明出的電勢差

35、和電流的關(guān)系求出磁感應(yīng)強度的大小.解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判定洛倫茲力的方向，以及知道最終電子受電場力和洛倫茲力處于平衡.81.【答案】下表面【解析】 解：電子定向移動的方向沿 x軸負向，所以電子向上表面偏轉(zhuǎn)，則上表面帶負電，下表面失去電子帶正電，下表面的電勢較高，當金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向上表面偏轉(zhuǎn)，使得上下兩面間產(chǎn)生電勢差，當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，上下表面間產(chǎn)生恒定的電勢差.因而可得 =Bev,根據(jù)電量表達式，q=n ( cbvt) e;且 I=；=nevcb;解得：Uh=；一一 一 ,一故答案為：下表面，.電子定向移動形成電流，根據(jù)電流的方向得出電子定向

36、移動的方向，根據(jù)左手定則，判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向， 在上下兩面間形成電勢差，最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下平衡，根據(jù)平衡求出磁感應(yīng)強度的大小.解決本題的關(guān)鍵會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時電荷所受的洛倫茲力和電場力平衡.【答案】解：(1)根據(jù)左手定則可知，正離子向上偏，負離子向下偏，所以發(fā)電機 上導(dǎo)體電極為正極、下導(dǎo)體電極為負極。電機的電動勢E=BavE Bai?(2)外電路閉合后：二喬7 =不：1第16頁，共26頁發(fā)電通道內(nèi)電離氣體的等效電阻為：丁 二 *等離子電離氣體等效電流受到的安培力為：F=BIa等離子電離氣體水平方向由平衡條件得：abAp-BIa =0聯(lián)立解得：也口

37、 = ?= *L口產(chǎn) b blR + pa（3）當所有進入發(fā)電機的等離子全都偏轉(zhuǎn)到導(dǎo)體電極上形成電流時，電流達到最大值I m,Q nqabt*irn = -= -= nqabvDa聯(lián)立解得：.-:答：（1）發(fā)電機上導(dǎo)體電極為正極、下導(dǎo)體電極為負極。電機的電動勢E=Bav；（2）發(fā)電通道兩端的壓強差 4P為晨曳；blR + pa 7、B fi（3）R0為;京，1m為 nqabv?！窘馕觥坑深}，運動的電離氣體，受到磁場的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動勢，相當于 電源，E=Blv,外電路閉合后，根據(jù)歐姆定律、電阻定律結(jié)合平衡條件即可求解壓強差， 當所有進入發(fā)電機的等離子全都偏轉(zhuǎn)到導(dǎo)體電極上形成電流時，電

38、流達到最大值Im,根據(jù)I=0求解最大電流，根據(jù)歐姆定律求解R0O要注意電阻定律中導(dǎo)體的長度是導(dǎo)體順著電流方向的長度，圖中內(nèi)電路是導(dǎo)體長度是 d,容易搞錯。.【答案】 解：（1）由場強與電勢差關(guān)系知 Uh=Eh1.導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的電子定向移動 形成電流，電流方向向右，實際是電子向左運動。 由左手定則判斷，電子會偏向f端面， 使其電勢低，同時相對的 c端電勢高。,.壯_ M（2）由 Uh=Rh看得：Rh=Uhjj = Eh17b當電場力與洛倫茲力相等時有：eEH=evB得：Eh=vB又 I = nevSd if td 1得：RH=vBl 鏟v1=k.。答：（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為1

39、,寫出Uh和Eh的關(guān)系式為Uh=Eh1; 若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，c端的電勢高。（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,霍爾系數(shù)1Rh的表達式為Rh=T。【解析】（1）由左手定則可判斷出電子的運動方向，從而判斷f和c兩側(cè)的電荷聚集情況，聚集正電荷的一側(cè)電勢高。（2）根據(jù)題中所給的霍爾電勢差和霍爾系數(shù)的關(guān)系，結(jié)合電場力與洛倫茲力的平衡， 可求出霍爾系數(shù)的表達式。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差 的物理現(xiàn)象?；魻栃?yīng)在新課標教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識都是考生應(yīng)該掌握的。對于開放性物理試題，要有較強的閱讀能力

40、和獲取信息能力。第17頁，共26頁.【答案】解：(1)由左手判定電子受力偏向D2邊，所以D1邊電勢高；(2)當電壓為Uo時，電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故電場力等于洛倫茲力：場=g 了由電流l = nevbd得:白將代入得：.(3)圖像結(jié)合輕桿運動可知，0-to內(nèi)，輕桿向一側(cè)運動至最遠點又返回至原點，則輕桿的運動周期為T=2to所以頻率為：當桿運動至最遠點時，電壓最小，為Ui,此時：R =比(1-閉制)=%(1-阿P|)設(shè)壓力波振幅為 A,有：,. I .所以:U _ 荷 _1U。 1即卜占斛3 - 1-aA ned解得:%一%【解析】本題主要霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)，結(jié)合題意以及圖像進行解答，關(guān)鍵是理解題意結(jié)合

41、 題意給的物理關(guān)系進行求解。(1)電流方向為 CiC2,則電子運動方向為 C2C1,由左手定則可判定電子偏向D2邊,所以D1邊電勢高；(2)當電壓為Uo時，電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時電場力等于洛倫茲力結(jié)合電流的表達式 可得出Uo與I、Bo之間的關(guān)系式；(3)圖像結(jié)合輕桿運動可知，O-to內(nèi)，輕桿向一側(cè)運動至最遠點又返回至原點，則輕桿的運動周期為 T=2to,頻率為周期的倒數(shù)，當桿運動至最遠點時，電壓最小，結(jié)合磁感 應(yīng)強度大小為 B=Bo (1-3X1), 3OS行解答。.【答案】【解答】(1)水能導(dǎo)電，相當于導(dǎo)體，水流動的時候切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， 該發(fā)電裝置產(chǎn)生的電動勢：E=Bdv;(2)兩

42、金屬板間水的電阻：r=p ,由閉合電路的歐姆定律可得，電流：E 日辦 B靛SIiL _ _1 一R +r一手+ R=cd 4 SR ,(3)在t時間內(nèi)，R上產(chǎn)生的電功率：p=i2R=(黑ij)，；答：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律，該發(fā)電裝置的電動勢E=Bdv；(2)通過電阻R的電流強度以+海；(3)電阻R消耗的電功率(講宓)2Ro第18頁，共26頁【解析】【分析】(1)由E=BLv可以求出感應(yīng)電動勢；(2)由電阻定律求出水的電阻，由閉合電路的歐姆定律求出電流大?。?3)由電功率公式求出電阻上電功率。本題考查了求電動勢、電流、焦耳熱等問題，應(yīng)用E=BLv、電阻定律、歐姆定律、右手定則、焦耳定律即可

43、正確解題，掌握基礎(chǔ)知識是正確解題的關(guān)鍵。9.【答案】 解：(1)當外電路斷開時，極板間的電壓大小等于電動勢。此時，發(fā)電通道內(nèi)電荷量為 q的離子受力平衡。有：quB二可得：E=Bav(2) a.當電鍵閉合，由歐姆定律可得：二白該電流在發(fā)電通道內(nèi)受到的安培力大小為：FA=BIa要使等離子體做勻速直線運動，所需的推力為：Ft=Fa推力F的功率為：Pt=Ftv聯(lián)立可得：= 滬,J十閉合電路中發(fā)電機的總功率為：Pd=IE聯(lián)立可得：p 二 靜;由可得：Pt=Pd可見，推力的功率 Pt就等于該發(fā)電機的總功率 Pdob：設(shè)金屬導(dǎo)體 R內(nèi)電子運動的平均速率為 vi,單位體積內(nèi)的電子數(shù)為 n,t時間內(nèi)有N個電子通

44、過電阻的橫截面，則：N=vitsn t時間內(nèi)通過橫截面的電荷量為：Q=Ne電流為：,一聯(lián)立式可得：-,設(shè)金屬導(dǎo)體中的總電子數(shù)為Ni,長度為d,由于電子在金屬導(dǎo)體內(nèi)可視為勻速直線運動，所以電場力的功率(電功率)應(yīng)該等于所有電子克服阻力f做功的功率，即：2_ 一14I R=N1fv115N1=dsn由電阻定律得：聯(lián)立式可得：-一,答：(1)求該磁流體發(fā)電機的電動勢大小Bav;a.證明如上所述；b.金屬導(dǎo)體中每個電子所受平均阻力的大小師抽【解析】(1)等離子體受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)正電荷的偏轉(zhuǎn)方向確定直流電源 的正極。最終電荷在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡求出電源的電動勢；(2)根據(jù)

45、閉合電路歐姆定律計算電流大小，得出安培力大小，再由功率表達式，從而 即可證明；依據(jù)電流的定義式，與電阻定律，即可求解。第19頁，共26頁解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及會根據(jù)電荷的平衡求出電動勢的大小，即極板間的電勢差；并掌握電阻定律與電流的定義式的內(nèi)容。第二問：（另一解法）設(shè)金屬導(dǎo)體的長度為d,電阻為R,由電阻定律得：R = ?金屬導(dǎo)體兩端的電壓為：Ur=ir金屬導(dǎo)體內(nèi)的電場可看作勻弓11電場，設(shè)場強大小為E0,則：Ur=E0d電子在金屬導(dǎo)體內(nèi)勻速直線運動，阻力等于電場力，則：f=eEo聯(lián)立式可得：r =.【答案】 解：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Ei大小

46、為Ei=Bdv （1）導(dǎo)電流體的運動可以等效為長度為d、電阻為r的導(dǎo)體做切割磁感線運動，其電阻r-PK 根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過負載電阻R的電流為l=配那么，負載電阻 R得到的電壓為U = (Rab 4- pdtEi Bdsj（2）磁流體發(fā)電機給電容器提供的電場強度E2=y - 帶電體得到的電場力 F=qE2=設(shè)擺線長為I,小球從豎直位置向上擺動的過程中，根據(jù)動能定理，有:Fl sin -mgl 11-cos =0-0 聯(lián)立解得:S=答：（1）當開關(guān)K撥在1時，負載電阻得到的電壓（2）電容器極板之間的距離【解析】（1）導(dǎo)電流體的運動可以等效為長度為d、電阻為r的導(dǎo)體做切割磁感線運動求出切割產(chǎn)

47、生的感應(yīng)電動勢，根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流的大小，從而求出負載電阻的電壓.（2）根據(jù)動能定理求出電場強度的大小，結(jié)合電動勢和電場強度求出電容器極板之間 的距離.本題突出對學(xué)生科學(xué)方法運用的考查， 既考查學(xué)生類比方法（類比導(dǎo)體棒切割磁感線運 動產(chǎn)生感應(yīng)動勢的方法求磁流體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢）、又考查分析與綜合的方法（將復(fù)雜的問題分解成若干簡單問題并找出其聯(lián)系，層層推進確定最終的結(jié)果）.【答案】解：等離子體通過管道時，在洛倫茲力作用下，正負離子分別偏向右、左 兩壁，由此產(chǎn)生的電動勢等效于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢，其值為 E=Bav且與導(dǎo)線構(gòu)成回路，令氣流進出管時的壓強分別為P1、P

48、2,則氣流進出管時壓力做功的功率分別為P1Sv和p2Sv,其功率損失為 p1Sv-p2Sv=ApSv 由能量守恒，此損失的功率完全轉(zhuǎn)化為回路的電功率，即人一/加3pSv=-=第20頁，共26頁將 S=ha, R= /+r代入上式中得 v=答：等離子體的速率是a + Lftr)E7L【解析】等離子體通過管道，受到洛倫茲力作用，向左右壁偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電勢差；運動的電離氣體，受到磁場的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動勢，相當于電源，E=Blv,外電路閉合后，根據(jù)歐姆定律、電阻定律進行求解。本題考查了解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道最終電子在電場力和洛倫茲力作用下平衡。.【答案】 解：(1

49、)電子定向移動的方向沿 x軸負向，所以電子向前表面偏轉(zhuǎn)，則前 表面帶負電，后表面失去電子帶正電，后側(cè)面的電勢較高.(2)當金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè) 面間產(chǎn)生電勢差，當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電 勢差.因而可得q=n (abvt) eI =ne vs由以上幾式解得磁場的磁感應(yīng)強度B=r答：(1)后側(cè)面的電勢較高.(2)磁場磁感應(yīng)強度B的大小為【解析】電子定向移動形成電流，根據(jù)電流的方向得出電子定向移動的方向，根據(jù)左手 定則，判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向，在前后兩側(cè)面間形成電勢差，最終電子在電場力和洛倫 茲力的作用下平衡，根據(jù)平衡

50、求出磁感應(yīng)強度的大小.解決本題的關(guān)鍵會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時電荷所受的洛倫茲力和電場力平衡.【答案】M 1.5【解析】解：(1)根據(jù)左手定則得，正電荷向 線柱與M端通過導(dǎo)線相連(2) Uh-I圖線如圖所示.一歷出根據(jù) 5=白知，圖線的斜率為 丁 =0.375,解得霍爾系數(shù) k=1.5 M0-3V?m?A-1 ?T-1.故答案為：(1) M; (2) 1.5.M端偏轉(zhuǎn)，所以應(yīng)將電壓表的“ +”接(1)根據(jù)左手定則判斷出正電荷所受洛倫茲力的方向，從而確定出偏轉(zhuǎn)的俄方向，得出電勢的高低.(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出 Uh-I圖線，根據(jù)圖線的斜率，結(jié)合表達式求出霍爾系數(shù). 解決本

51、題的關(guān)鍵知道霍爾效應(yīng)的原理，并能靈活運用.掌握圖象的應(yīng)用.【答案】解：(1)設(shè)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,自由電子定向移動的速率為v；則有：I = neNv；第21頁，共26頁當形成恒定電流時，自由電子所受電場力與洛侖茲力相等，因此有:即：導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)為(2)應(yīng)調(diào)整探桿的放置方位(或調(diào)整探頭的方位)，使霍爾電勢差達到最大(或使探桿與磁場方向平行；探頭的正對橫截面與磁場方向垂直；abb a面與磁場方向垂直)；設(shè)探頭中的載流子所帶電荷量為q,根據(jù)上述分析可知，探頭處于磁感應(yīng)強度為B的磁場中，當通有恒定電流 I,產(chǎn)生最大穩(wěn)定霍爾電壓Uh時，有：quB=/又因 I=nqNv 和H二，

52、； TOC o 1-5 h z 聯(lián)立可解得：；ni所以，還需要知道探頭沿磁場方向的寬度1;即：還需要知道探頭沿磁場方向的寬度1?！窘馕觥勘绢}考查了霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用；解決本題的關(guān)鍵掌握電流的微觀表達式，以及 知道穩(wěn)定時電子所受的電場力和洛倫茲力平衡。(1)根據(jù)電流的微觀表達式 I = nevS,結(jié)合穩(wěn)定時電子所受的電場力和洛倫茲力平衡求 出導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)；(2)使探桿與磁場方向平行；探頭的正對橫截面與磁場方向垂直，此時形成的霍爾電 勢差最大.根據(jù)電流的微觀表達式，抓住電子所受電場力和洛倫茲力平衡，結(jié)合霍爾系 數(shù)求出磁感應(yīng)強度的表達式，通過表達式得出需要測量的物理量。.【答案】解：

53、(1)根據(jù)左手定則知，方向垂直BI平面向里。(2)液態(tài)鈉在在磁場中受到安培力F = BIa安培力作用的面積為 S=ab(3)由 I =Q = nqbLa 因為a=v0t。代入解得I=nqbLv0答：(1)液態(tài)鈉受磁場驅(qū)動力的方向垂直BI平面向里。第22頁，共26頁(2)導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加壓強P與上述各量的關(guān)系式為 P =(3)在橫穿液態(tài)鈉的電流 I的電流方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率. 【解析】(1)根據(jù)左手定則判斷出磁場驅(qū)動力的方向。(2)液態(tài)鈉不流動的條件下，安培力 F=PS,根據(jù)平衡求出壓強的表達式。(3)根據(jù)電流的定義式，通過 Q=nqbLa求出在橫穿液態(tài)

54、鈉的電流 I的電流方向上參與 導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率。解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷安培力的方向，知道液態(tài)鈉不流動是所受的安培力與壓力差相等。.【答案】A【解析】解：(1)設(shè)帶電離子所帶的電荷量為q,當其所受的洛倫茲力與電場力平衡時，Uo保持恒定，則有：,解得：Uo= Bdvo(2)開關(guān)閉合后，M、N兩板間的電壓為 R兩端的電壓兩導(dǎo)體板間液體的電阻為：,一根據(jù)歐姆定律，則有： R兩端的電壓為 U=IR聯(lián)立得：, 一AB、當電荷運動時受到洛倫茲力作用，正電荷向M板積累，負電荷向 N積累，兩板間形成了由 M到N的電場，因此電荷向兩極板間運動時受到的洛倫茲力即為非靜電 力，MN間的電場對電

55、荷的作用力是靜電力，正是非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為 電能，故A正確，B錯誤；C、流體的動能部分轉(zhuǎn)化為電能，故 C錯誤；D、為了維持流體勻速運動，管道兩端的壓強滿足PS=FA+f,其中Fa為安培力，f為洛倫茲力，故發(fā)電機能量來源非靜電力做功，故 D錯誤；故選：Ao故答案為：(1) BdV。； (2) %(1一會才)；(3) Ao(1)根據(jù)洛倫茲力等于電場力，即可求解；(2)根據(jù)電阻定律，求得液體的電阻，再依據(jù)閉合電路歐姆定律， 及U = IR,即可求解；(3)發(fā)電機能量來源非靜電力做功，體的動能最終部分轉(zhuǎn)化為回路中的電能，安培力做負功?？疾閹щ娏Ｗ邮艿铰鍌惼澚εc電場力相平衡的應(yīng)用，掌握電阻

56、定律與閉合電路歐姆定律表達式，注意液體受到安培力做功，及非靜電力做功，與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。u.【答案】低于；eBv； e【解析】 解：(1)導(dǎo)體的電子定向移動形成電流，電子的運動方向與電流方向相反，電流方向向右，則電子向左運動.由左手定則判斷，電子會偏向A端面，A板上出現(xiàn)第23頁，共26頁等量的正電荷，電場線向上，所以側(cè)面A的電勢低于下側(cè)面 A的電勢.(2)電子所受的洛倫茲力的大小為：F洛=eBv.(3)電子所受靜電力的大小為：F靜=eE=9(4)當電場力與洛倫茲力平衡時，則有： e =evB得：U=hvB導(dǎo)體中通過的電流為：I = nev?d?h由 U=k?得：hvB=k =k聯(lián)立得：k=故答

57、案為：(1)低于；(2) eBv; (3) e：; (4)證明如上所述.(1)導(dǎo)體中電子受到磁場的洛倫茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A或A聚焦了電子，產(chǎn)生電場，兩側(cè)面間就有電勢差.由左手定則可判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向， 從而判斷A和A兩側(cè)的電 荷聚集情況，聚集正電荷的一側(cè)電勢高.(2)電子所受的洛倫茲力的大小為F=eBv.(3)電子所受靜電力的大小為 F=eE, E由E=：求出.(4)根據(jù)題中所給的霍爾電勢差和霍爾系數(shù)的關(guān)系，結(jié)合電場力與洛倫茲力的平衡， 可求出霍爾系數(shù)的表達式.所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差 的物理現(xiàn)象.霍爾效應(yīng)在新課標教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識都是考生應(yīng)該掌握的.對于開放性物理試題，要有較強的閱讀能力和獲取信息能力.【答案】解：因為自由電荷為電子，故由左手定則可判斷電子向上偏，則上表面聚 集負電荷，下表面帶多余的正電荷，故