题目内容

6.霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域,霍尔元件一般用半导体材料做成,有的半导体中的载流子(自由电荷)是自由电子,有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷).如图所示为用半导体材料做成的霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入电流I的方向如图所示,C、D两侧面会形成电势差.则下列说法中正确的是(  )
A.若元件的载流子是自由电子,则D侧面的电势高于C侧面的电势
B.若元件的载流子是空穴,则D侧面的电势高于C侧面的电势
C.在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直
D.在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平

分析 根据左手定则判断洛伦兹力的方向,确定电子的偏转方向,从而确定侧面电势的高低.测量地磁场强弱时,让地磁场垂直通过元件的工作面,通过地磁场的方向确定工作面的位置.

解答 解:A、若载流子为自由电子,由左手定则可判断电子受洛伦兹力作用使其偏向C侧面,则C侧面的电势会低于D侧面,选项A正确;
B、若载流子为空穴,根据左手定则,空穴在洛伦兹力的作用下也是向C侧面聚集,C侧面的电势会高于D侧面,选项B错误;
CD、地球赤道上方的地磁场的方向水平向北,霍尔元件的工作面应保持竖直才能让地磁场垂直其工作面,选项C正确,D错误.
故选:AC.

点评 解决本题的关键知道霍尔效应的原理,知道电子受到电场力和洛伦兹力平衡.

练习册系列答案
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1.某学习小组在做“探究力的平行四边形定则”的实验.
(1)他们的实验步骤分别是:
A.在竖直放置的方木板上固定一张白纸,用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上,另一端拴上两个绳套,通过细绳同时用两个弹簧测力计沿方木板平面平行的方向互成角度地拉橡皮条,使细绳的结点到达某一位置O点,在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2,如图甲所示.
B.只用一只弹簧测力计,通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时相同,读出此时弹簧测力计的示数F'和记下细绳的方向.
请指出以上步骤中的错误或疏漏:
A中是没有记录两拉力的方向.
B中是没有说明要把结点拉至O点.

(2)该学习小组纠正了(1)中的问题后,在某次实验中两个弹簧测力计的拉力Fa=4N、Fb=3N已在图乙中画出,图中方格每边的长度表示1N,O点是橡皮条的结点,请用两个直角三角板作出合力F的图示,并求出合力的大小为6.0N.
(3)图甲中的OA沿竖直线,则图乙中的Fa、Fb与水平方向的夹角分别为β和α,它们一定满足cos α:cos β=4:3.
(4)该实验小组想创新一下该实验,用如图丙所示的贴有白纸的木板竖直放置,弹簧测力计A挂在固定于木板上的P点,下端用细线挂一重物M. 他们想用此实验装置来验证“力的平行四边形定则”,下列关于此实验的说法中正确的是ABC.
A.应测量重物M所受的重力
B.拉线方向应与竖直木板平面平行
C.图丁中F'表示用一个测力计测出来的力,F表示用平行四边形定则合成的力
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置.

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