23.(18分)

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。

如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面间通以电流时,另外两侧间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是间建立起电场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的大小与以及霍尔元件厚度之间满足关系式,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(间距)为,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,其中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像如图3所示。

a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。

b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。

21.(18分)

(1)甲同学要把一个量程为200的直流电流计,改装成量度范围是0-4V的直流电压表。

①   她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg,其中电阻R0约为1。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用______________,电阻器R1应选用______________,电阻器R2应选用______________(选填器材前的字母)

A.电源(电动势1.5V)     B.电源(电动势6V)

C.电阻箱(0-999.9)    D.滑动变阻器(0-500)

E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0-5.1)

F.电位器(0-51)

②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是______________,______________,______________,______________,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)

  A.闭合S1

B.闭合S2

C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度

D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半

E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半

F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度

③如果所得的R1的阻值为300.0,则图1中被测电流计的内阻r的测量值为______________,该测量值__________实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。

④给电流计__________联(选填“串”或“并”)一个阻值为__________的电阻,就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。

(2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表,但他不仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器和几个待用的阻值准确的定值电阻。

①该同学从上述具体条件出发,先将带改装的表直接与电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。

②   实验中,当定值电阻R选用17.0时,调整滑动变阻器的阻值,电压表的示数是4.0V时,表的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0时,调整的阻值,电压表的示数是2.0V时,表的指针又指到满量程的五分之二。

  由此可以判定,表的内阻rg是_______,满偏电流是_______mA。若要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个_______的电阻。

 0  124304  124312  124318  124322  124328  124330  124334  124340  124342  124348  124354  124358  124360  124364  124370  124372  124378  124382  124384  124388  124390  124394  124396  124398  124399  124400  124402  124403  124404  124406  124408  124412  124414  124418  124420  124424  124430  124432  124438  124442  124444  124448  124454  124460  124462  124468  124472  124474  124480  124484  124490  124498  447348 

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