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精英家教网霍尔式位移传感器的测量原理如图所示,磁场方向沿x轴正方向,磁感应强度B随x的变化关系为B=B0+kx(B0、k均为大于零的常数).薄形霍尔元件的工作面垂直于光轴,通过的电流I方向沿z轴负方向,霍尔元件沿x轴正方向以速度v匀速运动. 要使元件上、下表面产生的电势差变化得快,可以采取的方法是(  )
A、增大 IB、增大B0C、减小kD、减小v
分析:霍尔元件中移动的是自由电子,自由电子受到洛伦兹力发生偏转,从而可知道上下表面电势的高低.上下两表面分别带上正负电荷,从而形成电势差,最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡.
解答:解:最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,设霍尔元件的上下表面的间距为d,有:
q
U
d
=qvB
电流的微观表达式为:
I=nqvS
联立解得:
U=
BdI
nqS
          ①
A、由①式,U∝I;增加电流时,元件上、下表面产生的电势差变化得快;故A正确;
B、C、D、由①式,U∝B;霍尔元件沿x轴正方向以速度v匀速运动,要使元件上、下表面产生的电势差变化得快,则需要磁感应强度变化加快;由于B=B0+kx,根据可以通过增加k或v来使元件上、下表面产生的电势差变化得快;故B错误,C错误,D错误;
故选:A.
点评:解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子,最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,上下表面形成稳定的电势差.
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