Question

16．將一塊長(zhǎng)方體形狀的半導(dǎo)體材料樣品的表面垂直磁場(chǎng)方向置于磁場(chǎng)中，當(dāng)此半導(dǎo)體材料中通有與磁場(chǎng)方向垂直的電流時(shí)，在半導(dǎo)體材料與電流和磁場(chǎng)方向垂直的兩個(gè)側(cè)面會(huì)出現(xiàn)一定的電壓，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生的電壓稱(chēng)為霍爾電壓，相應(yīng)的將具有這樣性質(zhì)的半導(dǎo)體材料樣品就稱(chēng)為霍爾元件．
如圖所示，利用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，毫安表檢測(cè)輸入霍爾元件的電流，毫伏表檢測(cè)霍爾元件輸出的霍爾電壓．已知圖中的霍爾元件是N型半導(dǎo)體（它內(nèi)部形成電流的“載流子”是電子）．圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個(gè)接線(xiàn)端．當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合后，電流表A和電表B、C都有明顯示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 電表B為毫安表，電表C為毫伏表
• B． 接線(xiàn)端2的電勢(shì)高于接線(xiàn)端4的電勢(shì)
• C． 若調(diào)整電路，使通過(guò)電磁鐵和霍爾元件的電流都與原電流方向相反，則2、4兩接線(xiàn)端的電勢(shì)高低關(guān)系也將發(fā)生改變
• D． 若適當(dāng)增大R₁、增大R₂，則毫伏表示數(shù)一定減小

Answer 1

分析 線(xiàn)圈產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直霍爾元件的上下兩個(gè)面，電源${E}_{2}^{\;}$提供通過(guò)霍爾元件的電流，帶電粒子在磁場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知偏方向，得出電勢(shì)高低；由電源的正負(fù)極變化，導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)方向也變化，由左手定則可知，電子的偏轉(zhuǎn)方向；電壓表C測(cè)量霍爾元件的電壓，霍爾電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度和通過(guò)霍爾元件的電流有關(guān)．

解答 解：A、B表為測(cè)量通過(guò)霍爾元件的電流，C表測(cè)量霍爾電壓，故電表B為毫安表，電表C為毫伏表，故A正確；
B、根據(jù)安培定則可知，磁場(chǎng)的方向向下，通過(guò)霍爾元件的電流由1流向接線(xiàn)端3，電子移動(dòng)方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線(xiàn)端2，所以接線(xiàn)端2的電勢(shì)低于接線(xiàn)端4的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；
C、當(dāng)調(diào)整電路，使通過(guò)電磁鐵和霍爾元件的電流方向相反，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，即2/4兩接線(xiàn)端的電勢(shì)高低關(guān)系不發(fā)生改變，故C錯(cuò)誤；
D、增大${R}_{1}^{\;}$，電磁鐵中的電流減小，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，增大${R}_{2}^{\;}$，霍爾元件中的電流減小，所以霍爾電壓減小，即毫伏表示數(shù)一定減小，故D正確；
故選：AD

點(diǎn)評(píng) 解決本題關(guān)鍵是理解左手定則與安培定則的應(yīng)用，注意電子的移動(dòng)方向與電流方向相反，簡(jiǎn)單了解霍爾元件的基本原理．