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2.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压.图乙为霍尔元件的工作原理图.当磁场靠近霍尔元件时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差.下列说法正确的是(  )
A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B.自行车的车速越大,霍尔电势差越高
C.图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D.如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将减小

分析 依据单位时间内的脉冲数,即可知转动周期,再结合角速度与周期,与线速度与角速度关系,即可求解;
根据左手定则得出电子的偏转方向,抓住电子所受的电场力和洛伦兹力平衡得出霍尔电压的表达式,从而进行分析.

解答 解:A、根据单位时间内的脉冲数,可求得车轮转动周期,从而求得车轮的角速度,最后由线速度公式,结合车轮半径,即可求解车轮的速度大小.故A正确.
B、根据qvB=q$\frac{{U}_{H}}{d}$ 得,UH=$\frac{vB}{d}$,
由电流的微观定义式:I=nesv,n是单位体积内的电子数,e是单个导电粒子所带的电量,s是导体的横截面积,v是导电粒子运动的速度.
整理得:v=$\frac{I}{nes}$.
联立解得:UH=$\frac{IB}{nesd}$,可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度,保持电流不变,霍尔电压UH与车速大小无关.故B错误.
C、霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的.故C错误.
D、由公式UH=$\frac{IB}{nesd}$,若长时间不更换传感器的电源,那么电流I减小,则霍尔电势差将减小,故D正确;
故选:AD.

点评 所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体时,产生横向电势差的物理现象.霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料,解答此题所需的知识都是考生应该掌握的.对于开放性物理试题,要有较强的阅读能力和获取信息能力.

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