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7.霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器,广泛应用于各领域,如在翻盖手机中,常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序.如图是一霍尔元件的示意图,通入沿x轴正向的电流I,沿y轴正向加恒定的匀强磁场B,图中a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面,霍尔元件宽为d(a、b间距离),ab间将出现电压Uab,则(  )
A.a、b间电压Uab仅与磁感应强度B有关
B.若霍尔元件的载流子是自由电子,则ab两端电压Uab<0
C.若霍尔元件的载流子是正电荷,则ab两端电压Uab<0
D.通过控制磁感应强度B可以改变ab两端电压Uab

分析 在霍尔元件中,移动的是自由电子,根据左手定则判断出电子所受洛伦兹力方向,从而知道两侧面所带电荷的电性,即可知道M、N两侧面会形成电势差UMN的正负.MN间存在电势差,之间就存在电场,电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,根据平衡推导出电势差UMN与什么因素有关.

解答 解:A、根据左手定则,电子向N侧面偏转,N表面带负电,M表面带正电,所以M表面的电势高,则UMN>0.
MN间存在电势差,之间就存在电场,电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,
设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有q$\frac{U}{b}$=qvB,I=nqvS=nqvbc,
则Uab=$\frac{BI}{nqc}$.故A错误,D正确.
B、若霍尔元件的载流子是自由电子,根据左手定则,电子向a侧面偏转,a表面带负电,b表面带正电,所以b表面的电势高,则Uab<0.故B正确;
C、若霍尔元件的载流子是正电荷,根据左手定则,正电荷向a侧面偏转,a表面带正电,b表面带负电,所以a表面的电势高,则Uab>0.故C错误;
故选:BD.

点评 解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子,以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡.

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