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霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等。在霍尔效应实验中，如图所示，宽为cm，长为4cm，厚为cm的导体，沿方向通有3A的电流，当磁感应强度的匀强磁场垂直向里穿过平面时，产生了V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是

A．在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

B．在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

C．在其它条件不变的情况下，增大的长度，可增大霍尔电压

D．每立方米的自由电子数为个

D

练习册系列答案
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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．
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如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场EH，同时产生霍尔电势差UH．当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH=RH
IBd
，其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关．
（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出UH和EH的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f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RH的表达式．（通过横截面积S的电流I=nevS，其中v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象如图3所示．
a．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式．
b．利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程．除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想．
精英家教网霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等．在霍尔效应实验中，如图所示，ab宽为1cm，ad长为4cm，ae厚为1.0×10-3cm的导体，沿ad方向通有3A的电流，当磁感应强度B=1.5T的匀强磁场垂直向里穿过abcd平面时，产生了1.0×10-5V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是（　　）
A、在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率v=
2
3
×10-3（m/s）
B、在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率v=
2
3
×103（m/s）
C、在其它条件不变的情况下，增大ad的长度，可增大霍尔电压
D、每立方米的自由电子数为n=2.8×1029个

霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等。在霍尔效应实验中，如图所示，宽为cm，长为4cm，厚为cm的导体，沿方向通有3A的电流，当磁感应强度的匀强磁场垂直向里穿过平面时，产生了V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是

A．在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率
B．在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率
C．在其它条件不变的情况下，增大的长度，可增大霍尔电压
D．每立方米的自由电子数为个

霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等。在霍尔效应实验中，如图所示，宽为cm，长为4cm，厚为cm的导体，沿方向通有3A的电流，当磁感应强度的匀强磁场垂直向里穿过平面时，产生了V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是

A．在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

B．在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

C．在其它条件不变的情况下，增大的长度，可增大霍尔电压

D．每立方米的自由电子数为个

 

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