如圖所示，厚度為h寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A/之間會產(chǎn)生電熱差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電熱差U、電流I和磁感應(yīng)強度B的關(guān)系 式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)。

霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倉茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩面之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。

設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e�；卮鹣铝袉栴}：

（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢_____下側(cè)面A的電勢（填高于、低于或等于） 

（2）電子所受的洛倫茲力的大小為______。

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩面之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為_____。

（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)。

 

【答案】

(1)低于      (2)eVB       (3)Be/h (或   eVB)       (4)略

【解析】(1)導(dǎo)體中電子運動形成電流，電子運動方向與電流方向相反，利用左手定則可判定電子向A板偏，A′板上出現(xiàn)等量正電荷，所以A板電勢低于A′板電勢

洛倫茲力大小F＝Bev

(3)靜電力 F電＝Ee＝e

(4)由F＝F電得Bev＝e　U＝hvB

導(dǎo)體中通過的電流I＝nev·d·h

由U＝k 得hvB＝k 　hvB＝k

得

思路分析：由左手定則可判斷出電子的運動方向，從而判斷f和c兩側(cè)的電荷聚集情況，聚集正電荷的一側(cè)電勢高．

試題點評：所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象．霍爾效應(yīng)在新課標(biāo)教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識都是考生應(yīng)該掌握的．對于開放性物理試題，要有較強的閱讀能力和獲取信息能力．本題能力考查層次是推理能力+應(yīng)用能力（將較復(fù)雜的問題分解為幾個較簡單的問題，并找出它們之間的聯(lián)系．）+應(yīng)用能力（對問題進行合理的簡化，找出物理量之間的關(guān)系，利用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)表達方式進行分析、求解，得出物理結(jié)論）．

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

A．（1）為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體．下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是
 
．精英家教網(wǎng)
（2）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功．現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量．在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小
 
kJ，空氣
 
（選填“吸收”或“放出”）的總能量為
 
kJ．
（3）已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/m3和2.1kg/m3，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1．若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)．（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
B．（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛．下面關(guān)于激光的敘述正確的是
 
．
A．激光是縱波
B．頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同
C．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
D．利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離
（2）如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×10-7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10-7m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是
 
（選填“明條紋”或“暗條紋”）．現(xiàn)改用波長為6.30×10-7m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將
 
（選填“變寬”、“變窄”或“不變”）．
（3）如圖乙所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點射出．已知入射角為i，A與O 相距l(xiāng)，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d．精英家教網(wǎng)
C．（1）研究光電效應(yīng)電路如圖所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是
 
．精英家教網(wǎng)
（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小
 
（選填“增大”、“減小”或“不變”），原因是
 
．
（3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.40eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J?s．請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示,厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中,當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時,在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).實驗表明,當(dāng)磁場不太強時電勢差U,電流I和B的關(guān)系為U=k,式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).

霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場,橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達到平衡時,導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差.

設(shè)電流I是由電子定向流動形成的,電子的平均定向速度為v,電量為e,回答下列問題：

(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時,導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢__________下側(cè)面A′的電勢(填“高于”“低于”或“等于”).

(2)電子所受的洛倫茲力的大小為__________.

(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時,電子所受的靜電力的大小為__________.

(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)k=,其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù).

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

【選做題】本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩題，并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答．若三題都做，則按A、B兩題評分．

A．（選修模塊3-3）

（1）為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體．下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是    ▲   ．

（2）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功．現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量．在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小     ▲     kJ，空氣    ▲    （選填“吸收”或“放出”）的總能量為  ▲  kJ．

（3）已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/和2.1kg/，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)=6.02．若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)．（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

B．（選修模塊3-4）

（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛．下面關(guān)于激光的敘述正確的是    ▲   ．

（A）激光是縱波

（B）頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同

（C）兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

（D）利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離

（2）如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×m，屏上P點距雙縫和的路程差為7.95×m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是   ▲    （選填“明條紋”或“暗條紋”）．現(xiàn)改用波長為6.30×m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將   ▲   （選填“變寬”、“變窄”或“不變”）．

（3）如圖乙所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點射出．已知入射角為i，A與O 相距l，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d．

C．（選修模塊3-5）

（1）研究光電效應(yīng)電路如圖所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是    ▲    ．

（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小   ▲    （選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是___▲____．

（3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.40eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為Hz，普朗克常量h=Js．請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

【選做題】本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩題，并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答．若三題都做，則按A、B兩題評分．

A．（選修模塊3-3）（12分）

（1）為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體．下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是   ▲   ．

（2）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功．現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量．在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小    ▲     kJ，空氣   ▲    （選填“吸收”或“放出”）的總能量為  ▲  kJ．

（3）已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/和2.1kg/，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)=6.02．若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)．（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

B．（選修模塊3-4）（12分）

（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛．下面關(guān)于激光的敘述正確的是   ▲   ．

（A）激光是縱波

（B）頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同

（C）兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

（D）利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離

（2）如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×m，屏上P點距雙縫和的路程差為7.95×m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是  ▲    （選填“明條紋”或“暗條紋”）．現(xiàn)改用波長為6.30×m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將  ▲   （選填“變寬”、“變窄”或“不變”）．

（3）如圖乙所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點射出．已知入射角為i，A與O 相距l，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d．

C．（選修模塊3-5）（12分）

（1）研究光電效應(yīng)電路如圖所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是   ▲    ．

（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小  ▲    （選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是___▲____．

（3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.40eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為Hz，普朗克常量h=Js．請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)．

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖11所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U=，式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù).


 霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差.
設(shè)電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速率為v，電荷量為e，回答下列問題：
（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面Ａ的電勢__________下側(cè)面Ａ′的電勢（填“高于”、“低于”或“等于”）.
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為___________.
（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為___________.
（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)K=，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)._____________________________________________
_____________________________________________.

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案