霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展.如圖1所示,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足UH=k
IB
d
,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù).某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù).精英家教網(wǎng)
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①若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖1所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與
 
(填“M”或“N”)端通過導線相連.
②已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示.
I(×10-3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH(×10-3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在表格中畫出UH-I圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為
 
×10-3V?m?A-1?T-1(保留2位有效數(shù)字).
③該同學查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差,為此該同學設計了如圖2所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出).為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向
 
(填“a”或“b”),S2擲向
 
(填“c”或“d”).
為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中.在保持其它連接不變的情況下,該定值電阻應串聯(lián)在相鄰器件
 
 
(填器件代號)之間.
分析:①根據(jù)左手定則判斷出正電荷所受洛倫茲力的方向,從而確定出偏轉的俄方向,得出電勢的高低.
②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出UH-I圖線,根據(jù)圖線的斜率,結合表達式求出霍爾系數(shù).
③根據(jù)電流的流向確定單刀雙擲開關的擲向位置.
解答:解:①根據(jù)左手定則得,正電荷向M端偏轉,所以應將電壓表的“+”接線柱與M端通過導線相連.精英家教網(wǎng)
②UH-I圖線如圖所示.根據(jù)UH=k
IB
d
知,圖線的斜率為k
B
d
=k
0.1
0.4×10-3
=0.375,解得霍爾系數(shù)k=1.5×10-3V?m?A-1?T-1
③為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向b,S2擲向c,為了保護電路,定值電阻應串聯(lián)在S1,E(或S2,E)之間.
故答案為:①M ②如圖所示,1.5(1.4或1.6)③b,c;S1,E(或S2,E)
點評:解決本題的關鍵知道霍爾效應的原理,并能靈活運用.掌握描點作圖的方法.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,在現(xiàn)代汽車上廣泛應用霍爾器件:ABS系統(tǒng) 中的速度傳感器、汽車速度表等.如圖1,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足UH=k
IB
d
,式中k為霍爾系數(shù),由半導體材料的性質決定,d為薄片的厚度.利用霍爾效應可以測出磁場中某處的磁感應強度B.
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(1)為了便于改變電流方向作研究,設計如圖2的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出).為使電流從P端流入,Q端流出,應將S1擲向
 
(填“a”或“b”),S2擲向
 
(填“c”或“d”).
(2)已知某半導體薄片厚度d=0.40mm,霍爾系數(shù)為1.5×10-3V?m?A-1?T-1,保持待測磁場磁感應強度B不變,改變電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如表.
I(×10-3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH(×10-3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內圖3中畫出UH-I圖線,利用圖線求出待測磁場B為
 
T.
(3)利用上述方法,可以粗略測出磁場的分布.為了更精細測出磁場的分布,可采取的措施有
 

(A)選用厚度較薄的半導體薄片
(B)選用厚度較厚的半導體薄
(C)選用霍爾系數(shù)k大的半導體薄片
(D)增大電流強度I.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展。如圖丙所示,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù)。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)。

①若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖丙所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與_________(填“M”或“N”)端通過導線相連。

②已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量

I(×103 A)

3.0

6.0

9.0

12.0

15.0

18.0

UH(×103 V)

1.1

1.9

3.4

4.5

6.2

6.8

相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(見答題卡)畫出UH—I圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_______________(保留2位有效數(shù)字)。

③該同學查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差,為此該同學設計了如圖丁所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出)。為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向_______(填“a”或“b”), S2擲向_______(填“c”或“d”)。

為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不變的情況下,該定值電阻應串聯(lián)在相鄰器件____________和__________(填器件代號)之間。

             圖丁

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科目:高中物理 來源:2013年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理科綜合能力測試物理(山東卷帶解析) 題型:問答題

(1)圖甲為一游標卡尺的結構示意圖,當測量一鋼筆帽的內徑時,應該用游標卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)進行測量;示數(shù)如圖乙所示,該鋼筆帽的內徑為________mm。

(2)霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展。如圖丙所示,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù)。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)。

①若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖丙所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與_________(填“M”或“N”)端通過導線相連。
②已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。
 
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(見答題卡)畫出UH—I圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_______________(保留2位有效數(shù)字)。
③該同學查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差,為此該同學設計了如圖丁所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出)。為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向_______(填“a”或“b”),S2擲向_______(填“c”或“d”)。

為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不變的情況下,該定值電阻應串聯(lián)在相鄰器件____________和__________(填器件代號)之間。

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科目:高中物理 來源:2013年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理科綜合能力測試物理(山東卷解析版) 題型:簡答題

(1)圖甲為一游標卡尺的結構示意圖,當測量一鋼筆帽的內徑時,應該用游標卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)進行測量;示數(shù)如圖乙所示,該鋼筆帽的內徑為________mm。

(2)霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展。如圖丙所示,在一矩形半導體薄片的PQ間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在MN間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù)。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)。

①若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖丙所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與_________(填“M”或“N”)端通過導線相連。

②已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。

 

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(見答題卡)畫出UH—I圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_______________(保留2位有效數(shù)字)。

③該同學查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差,為此該同學設計了如圖丁所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出)。為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向_______(填“a”或“b”),S2擲向_______(填“c”或“d”)。

為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不變的情況下,該定值電阻應串聯(lián)在相鄰器件____________和__________(填器件代號)之間。

 

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