如圖4所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體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′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和磁感應(yīng)強度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)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倫茲力相反的靜電力.當(dāng)靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間會形成穩(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的電勢和下側(cè)面A′的電勢哪個高？
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為多少.
（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間的電勢差為Ｕ時，電子所受靜電力的大小為多少.
（4）由靜電力和洛倫茲力平衡條件，證明霍爾系數(shù)為k=，其中n代表導(dǎo)體板的單位體積中電子的個


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【試題分析】

本題以高科技為背景，考查學(xué)生提取、吸收新信息的能力.
（1）當(dāng)導(dǎo)體置于磁場中時，導(dǎo)體內(nèi)自由電子在洛倫茲力作用下向上側(cè)面Ａ偏轉(zhuǎn)，結(jié)果A側(cè)面有多余的電子，A′側(cè)面少了電子，故Ａ側(cè)面的電勢低于A′側(cè)面的電勢；
（2）電子在運動中所受洛倫茲力的大小為evB；
（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間出現(xiàn)電勢差Ｕ時，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的電場大小為E=U/h，方向由A′側(cè)面指向A側(cè)面.故電子所受靜電力的大小為F=eE=；
（4）如圖5所示，當(dāng)電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，

得
evB=eE，即E=Bv
又I=neSv=nehdv
將以上各式代入U=k，可得k=.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2000?安徽）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=k
IB
d
，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)．
設(shè)電流I是由自由電子的定向流動形成的，電子的平均定向移動速度為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
低于
低于
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
eBv
eBv
；
（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為
eU
h
eU
h
；
（4）證明霍爾系數(shù)為k=
1
ne
，其中n代表導(dǎo)體內(nèi)單位體積中自由電子的個數(shù)．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）如圖所示，小鋼球從豎直磚墻前某位置由靜止釋放，并用頻閃照相機在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球的運動過程中每次曝光的位置．已知連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為T，每塊磚的厚度均為d．根據(jù)圖2中的信息，計算：

①小球經(jīng)過3位置時的瞬時速度大小為
7d
2T
7d
2T
．
②該處重力加速度大小為
d
T2
d
T2
．
③小球釋放處與1位置間的豎直高度差為
9d
8
9d
8
．
（2）高三年級某同學(xué)做“測量金屬絲電阻率”的實驗．
①首先，他用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，并求出其平均值作為金屬絲的直徑d．其中某次測量如圖2所示，這次測量對應(yīng)位置金屬導(dǎo)線的直徑為
0.127
0.127
mm；
②然后他測量了金屬絲的電阻．實驗中使用的器材有：
a．金屬絲（長度x0為1.0m，電阻約5Ω～6Ω）
b．直流電源（4.5V，內(nèi)阻不計）
c．電流表（200mA，內(nèi)阻約1.0Ω）
d．電壓表（3V，內(nèi)阻約3kΩ）
e．滑動變阻器（50Ω，1.5A）
f．定值電阻R1（100.0Ω，1.0A）
g．定值電阻R2（10.0Ω，1.0A）
h．開關(guān)，導(dǎo)線若干
該同學(xué)實驗時的電路圖如圖3所示，且在實驗中兩塊電表的讀數(shù)都能接近滿偏值，定值電阻應(yīng)該選
R2
R2
（選填“R1”或“R2”）；
③該同學(xué)根據(jù)測量時電流表的讀數(shù)I、電壓表的讀數(shù)U描繪的U-I圖象如圖4所示，根據(jù)圖象可以求得金屬絲的電阻為 Rx=
5.2
5.2
Ω（保留兩位有效數(shù)字）

④設(shè)法保持金屬絲的溫度不變，而逐漸改變上述總長度為x0的金屬絲實際接入電路的長度x，當(dāng)電壓表的示數(shù)保持不變時，下列圖象中正確反映了流過定值電阻中的電流I隨x大致變化規(guī)律的是
C
C
．


A、B、
C、D、

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖10-4-4所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體放在與它垂直，磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中.當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的上側(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和磁感應(yīng)強度B的關(guān)系為U=k，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).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，電荷量為e，回答下列問題：

圖10-4-4

（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）電子所受洛倫茲力的大小為_________；

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)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條件，證明霍爾系數(shù)k=，其中n代表導(dǎo)體板的單位體積中電子的個數(shù).

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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)._____________________________________________
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