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試題詳情
利用霍爾效應制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應用于測量和自動控制等領(lǐng)域。
(1)如圖1,將一半導體薄片垂直置于磁場B中,在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時,另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。其原因是薄片中能夠自由移動的電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累,于是在c、f間產(chǎn)生霍爾電壓U
H
。已知半導體薄片的厚度為d,自由電荷的電荷量為q,求薄片內(nèi)單位體積中的自由電荷數(shù)n;
(2)利用霍爾元件可以進行微小位移的測量。如圖2所示,將兩塊完全相同的磁體同極相對放置,在兩磁體間的縫隙中放入圖1所示的霍爾元件,當霍爾元件處于中間位置時,霍爾電壓U
H
為0,將該點作為位移的零點。當霍爾元件沿著x軸方向移動時,則有霍爾電壓輸出。若該霍爾元件是電子導電的,在霍爾元件中仍通以由a向b的電流,那么如何由輸出的霍爾電壓判斷霍爾元件由中間位置沿著x軸向哪個方向移動?請分析說明;
(3)自行車測速碼表的主要工作傳感器也是霍爾傳感器。如圖3,霍爾元件固定在自行車前叉一側(cè),一塊強磁鐵固定在一根輻條上。當強磁鐵經(jīng)過霍爾元件時,使其產(chǎn)生電壓脈沖。已知自行車在平直公路上勻速行駛,車輪與地面間無滑動,車輪邊緣到車軸的距離為r。
a.若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到m個脈沖,求自行車行駛的速度大小v;
b.圖4中的兩幅圖哪個可以大致反映自行車正常行駛過程中車輪邊緣一點相對地面的運動軌跡?請說明理由。
【考點】
霍爾效應與霍爾元件
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0
組卷:245
引用:2
難度:0.4
相似題
1.
圖甲為霍爾效應的原理示意圖,圖中霍爾電壓
U
H
=
k
IB
d
,如圖乙所示,在自行車的前叉上固定一霍爾元件,在前輪輻條上安裝一塊磁鐵,這樣,輪子每轉(zhuǎn)一周,磁鐵就靠近霍爾傳感器一次,便可測出某段時間內(nèi)的脈沖數(shù),從而得到自行車的平均速度并通過速度計顯示出來,設自行車前輪的半徑為R,磁鐵到前輪轉(zhuǎn)軸的距離為r,則下列說法正確的是( )
A.若霍爾元件的載流子是負電荷,則圖甲中C端電勢高于D端電勢
B.如果長時間不更換傳感器的電池,霍爾電壓會越來越大
C.如果在時間t內(nèi)得到的脈沖數(shù)為N,則自行車騎行的平均速度為
2
π
NR
t
D.若前輪漏氣,則速度計測得的騎行速度比實際速度偏小
發(fā)布:2024/10/25 20:0:1
組卷:34
引用:2
難度:0.6
解析
2.
直流電磁泵是利用安培力推動導電液體運動的一種設備,可用圖1所示的模型討論其原理,圖2為圖1的正視圖,將兩塊相同的矩形導電平板豎直正對固定在長方體絕緣容器中,平板與容器等寬,兩板間距為l,容器中裝有導電液體,平板底端與容器底部留有高度可忽略的空隙,導電液體僅能從空隙進入兩板間。初始時兩板間接有直流電源,電源極性如圖所示。若想實現(xiàn)兩板間液面上升,可在兩板間加垂直于Oxy面的勻強磁場,磁感應強度的大小為B,兩板間液面上升時兩板外的液面高度變化可忽略不計。已知導電液體的密度為ρ
0
、電阻率為ρ,重力加速度為g。
(1)判斷所加磁場的方向;
(2)要使兩板間液面的高度穩(wěn)定在初始液面高度的n倍(n>1),求兩平板間所加的電壓。
發(fā)布:2024/10/4 0:0:1
組卷:13
引用:2
難度:0.5
解析
3.
如圖所示,靠電子導電的霍爾元件樣品置于電磁場中,上、下表面與磁場方向垂直,圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當開關(guān)S
1
、S
2
閉合后,三個電表都有明顯示數(shù),下列說法正確的是( )
A.通過霍爾元件的磁場方向向上
B.接線端2的電勢高于接線端4的電勢
C.僅將電源E
1
、E
2
反向接入電路,電壓表的示數(shù)不變
D.若適當減小R
1
、增大R
2
,則電壓表示數(shù)一定增大
發(fā)布:2024/9/27 7:0:1
組卷:32
引用:2
難度:0.7
解析
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