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题型：综合题题类：常考题难易度：普通

安徽省定远市重点中学2018-2019学年高二上学期物理第三次月考试卷

利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差（霍尔电压），这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场E_H ，同时产生霍尔电压U_H ．当电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，E_H和U_H达到稳定值。

（1）、设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出U_H和E_H的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高；

（2）、已知半导体薄片内单位体积中导电的自由电荷数为n，每个电荷量为q。理论表明霍尔电压U_H的大小与I和B以及霍尔元件厚度d、材料的性质有关。试推导出U_H的表达式，并指出表达式中体现材料性质的物理量；

（3）、图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉动信号图象如图3所示。若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。

举一反三

如图所示，利用霍尔元件可以监测无限长直导线的电流。无限长直导线在空间任意位置激发磁场的磁感应强度大小为： $\text{[math]}$ ，其中k为常量，I为直导线中电流大小，d为空间中某点到直导线的距离。霍尔元件的工作原理是将金属薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流 $\text{[math]}$ 时，e、f两侧会产生电势差。下列说法正确的是（　　）

利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁靠霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为 $\text{[math]}$ ，电流I向左。下列说法正确的是（　　）

如图所示为研究光电效应和霍尔效应的装置示意图。光电管和霍尔片串联，霍尔片的长、宽、高分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，该霍尔片放在磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 、方向平行于 $\text{[math]}$ 边的匀强磁场中。闭合电键 $\text{[math]}$ ，入射光照到阴极时，电流表A显示的示数为 $\text{[math]}$ ，该电流 $\text{[math]}$ 在霍尔片中形成沿电流方向的恒定电场为 $\text{[math]}$ ，电子在霍尔片中的平均速度 $\text{[math]}$ ，其中电子迁移率 $\text{[math]}$ 为已知常数。电子电量为 $\text{[math]}$ ，电子的质量为 $\text{[math]}$ 。霍尔片单位体积内的电子数为 $\text{[math]}$ ，则（　　）

带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有（　　）

图中关于磁场中的四种仪器的说法中错误的是（）

如图所示为竖直下落的电阻可视为零的质量为9kg的金属薄板，其厚度为 $\text{[math]}$ ，侧面是边长为 $\text{[math]}$ 的正方形，当在整个空间加上方向水平且平行于正方形侧面的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 匀强磁场时，由于在垂直于侧面方向形成电流I，使得薄板的加速度相比自由落体时减小了千分之一，两侧面积聚电荷可以看成电容器，其电容值为C。则下列选项正确的是（　　）

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