Question

1．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域．如圖甲所示是霍爾元件的工作原理示意圖，實(shí)驗(yàn)表明，銅以及大多數(shù)金屬的載流子是帶負(fù)電荷的電子，但鋅中的載流子帶的卻是正電．自行車的速度計(jì)的工作原理主要依靠的就是安裝在自行車前輪上的一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一周，這塊磁鐵就靠近霍爾傳感器一次，這樣便可測(cè)出某段時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)．若自行車前輪的半徑為R、磁鐵到軸的距離為r，下列說法正確的是（　　）

• A． 若霍爾元件材料使用的是鋅，通入如圖甲所示的電流后，C端電勢(shì)高于D端電勢(shì)
• B． 當(dāng)磁鐵從如圖乙所示的位置逐漸靠近霍爾傳感器的過程中，C、D間的電勢(shì)差越來(lái)越大
• C． 若自行車騎行過程中單位時(shí)間測(cè)得的脈沖數(shù)為N，此時(shí)的騎行速度為2πNr
• D． 由于前輪漏氣，導(dǎo)致前輪半徑比錄入到速度計(jì)中的參數(shù)偏小，則速度計(jì)測(cè)得的騎行速度偏大

Answer 1

分析 依據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即可知轉(zhuǎn)動(dòng)周期，再結(jié)合角速度與周期，與線速度與角速度關(guān)系，即可求解；
根據(jù)左手定則得出電子的偏轉(zhuǎn)方向，抓住電子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡得出霍爾電壓的表達(dá)式，從而進(jìn)行分析．

解答 解：A、若霍爾元件材料使用的是鋅，霍爾元件的電流I是由正電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的，根據(jù)左手定則，則正電荷偏向C端，因此C端電勢(shì)高于D端電勢(shì)．故A正確．
B、根據(jù)qvB=q$\frac{{U}_{H}}hmfnuvy$得，U_H=$\frac{vB}x3sjkf8$，由電流的微觀定義式：I=nesv，n是單位體積內(nèi)的電子數(shù)，e是單個(gè)導(dǎo)電粒子所帶的電量，s是導(dǎo)體的橫截面積，v是導(dǎo)電粒子運(yùn)動(dòng)的速度．
整理得：v=$\frac{I}{nes}$．聯(lián)立解得：U_H=$\frac{IB}{nesd}$，可知磁鐵從如圖乙所示的位置逐漸靠近霍爾傳感器的過程中，C、D間的電勢(shì)差越來(lái)越大．故B正確．
C、根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)N，可求得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=$\frac{1}{N}$，從而求得車輪的角速度ω=2πN，最后由線速度公式，結(jié)合車輪半徑R，即可求解車輪的速度大小v=2πNR．故C錯(cuò)誤．
D、若前輪漏氣，導(dǎo)致前輪半徑比錄入到速度計(jì)中的參數(shù)偏小，那么單位時(shí)間測(cè)得的脈沖數(shù)會(huì)增多，則速度計(jì)測(cè)得的騎行速度偏大，故D正確；
故選：ABD．

點(diǎn)評(píng) 所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體時(shí)，產(chǎn)生橫向電勢(shì)差的物理現(xiàn)象．霍爾效應(yīng)在新課標(biāo)教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識(shí)都是考生應(yīng)該掌握的．對(duì)于開放性物理試題，要有較強(qiáng)的閱讀能力和獲取信息能力．