高中 | 霍尔元件 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

霍尔元件

为了市民换乘地铁方便,厦门海沧区政府在地铁口和主要干道上投放了大量共享电动车。骑行者通过拧动手把来改变车速,手把内部结构如图甲所示,其截面如图乙所示。稍微拧动手把,霍尔元件保持不动,磁铁随手把转动,与霍尔元件间的相对位置发生改变,穿过霍尔元件的磁场强弱和霍尔电压${{U}_{\text{H}}}$大小随之变化。已知霍尔电压越大,电动车能达到的最大速度${{v}_{m}}$越大,霍尔元件工作时通有如图乙所示的电流$I$,载流子为电子,则$(\quad\ \ \ \ )$

["

霍尔元件下表面电势高于上表面

","

霍尔元件下表面电势低于上表面

","

从图乙所示位置沿$a$方向稍微拧动手把,可以增大${{v}_{m}}$

","

其他条件不变,调大电流$I$,可以增大${{v}_{m}}$

"]
[["AD"]]

$AB$.霍尔元件工作时载流子为电子,由左手定则可知电子所受洛伦兹力指向上表面,所以霍尔元件下表面电势高于上表面。故$A$正确;$B$错误;

$C$.设霍尔元件上、下表面的距离为$d$,可得

$evB=e\dfrac{{{U}_{\text{H}}}}{d}$

解得

${{U}_{\text{H}}}=Bdv$

依题意

${{v}_{\text{m}}}\propto {{U}_{\text{H}}}\propto Bdv$

从图乙所示位置沿$a$方向稍微拧动手把,则穿过霍尔元件的磁场变弱,$v_{m}$减小。故$C$错误;

$D$.根据

$I=neSv$

联立,解得

${{U}_{\text{H}}}=\dfrac{BId}{neS}$

可知其他条件不变,调大电流$I$,则${{U}_{\text{H}}}$增大,可以增大$v_{m}$。故$D$正确。

故选$AD$

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