人教版选择性必修二 5.2 霍尔元件专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 5.2 霍尔元件专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-24 14:27:16 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第五章霍尔元件专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 下列有关传感器及其敏感元件的说法中不正确的是( )
A. 霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量
B. 光电鼠标利用了光传感器
C. 电子秤称量物体质量利用了力传感器
D. 年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，它利用了温度传感器
2. 关于传感器的下列说法正确的是( )
A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B. 电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
C. 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D. 半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的电阻值变大
3. 如图所示为利用霍尔元件制成的磁传感器，已知该长方体金属导体宽为，高为，上下表面接线柱连线与导体竖直边平行，上表面过的水平虚线与导体水平边平行，当导体通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，下列说法正确的是
A. 电压表端接“”接线柱
B. 由电压表盘改装的磁传感器刻度线不均匀
C. 为提升磁传感器的灵敏度，可增大导体的高度
D. 若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则电压表示数会变大
4. 磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向。探头可能是( )
A. 感应线圈 B. 热敏电阻 C. 霍尔元件 D. 干簧管
5. 利用霍尔效应制作的霍尔元件被广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是某一霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度大小为的磁场垂直于该霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流，、两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是( )
A. 电势差仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C. 仅增大磁感应强度时，电势差变大
D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
6. 物理学家霍尔于年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间会产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用．如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压与电流和磁感应强度的关系可用公式表示，其中叫该元件的霍尔系数．根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是 ( )
A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势 B. 公式中的指元件上下表面间的距离
C. 霍尔系数是一个没有单位的常数 D. 霍尔系数的单位是
7. 如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在水平方向左右移动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度之间的关系如图乙所示，其中为电介质没有插入电容器时的电容。为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路图中未画出。被测物体的初始位置如图甲所示。电路闭合一段时间后，下列说法正确的是 ( )
A. 若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
B. 若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右移动
C. 若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
D. 若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右移动
8. 电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制，转把内部有永久磁体和霍尔器件等，截面如图甲。永久磁体的左右两侧分别为、极，开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁体也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A. 为提高控制的灵敏度，可改变永久磁体的上、下端分别为、极
B. 按图甲顺时针转动电动车的右把手手柄转套，车速将变小
C. 图乙中从霍尔器件的前后面输出控制车速的霍尔电压
D. 若霍尔器件的上下面之间所加电压的正负极性对调，将影响车速控制
9. 半导体中参与导电的电流载体称为载流子。型半导体的载流子是带负电的电子，型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为、宽度为的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为，半导体样品中载流子的密度单位体积内载流子的个数用表示已知电流，其中为载流子定向移动的速度，为导体横截面积，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度大小的表达式正确的是( )
A. 是型半导体 ， B. 是型半导体，
C. 是型半导体， D. 是型半导体，
10. 利用霍尔元件可以制作位移传感器．如图甲所示，将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐标系．当物体沿轴方向移动时，霍尔元件将产生不同的霍尔电压已知在小范围内，磁感应强度的大小与成正比．电流沿方向且保持不变．下列说法正确的是 ( )
A. 电流越小，霍尔电压越大 B. 位移传感器无法确定位移的方向
C. 位移传感器的刻度线是均匀的 D. 当霍尔元件处于的位置时，上表面电势高
二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）
11. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图．相距为的两平行金属板、之间有一个很强的磁场．一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子以速度沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，、板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压．如果把、和用电器连接，、就是一个直流电源的两个电极，、板中______填“”或“”板是电源的负极。若、两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为，这个发电机的电动势等于____________．
三、实验题（本大题共2小题，共30.0分）
12. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子的霍尔元件接入电路，如图甲所示，电流为，方向向右，长方体霍尔元件长、宽、高分别为、、，处于竖直向上的恒定匀强磁场中．
前后极板、，电势较高的是___________填“板”或“板”．
某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的值，如下表：
请根据表格中的数据，在坐标乙中画出图象．已知该霍尔元件单位体积中自由载流子个数为，电量，由公式，可得与的函数关系式为____________用题中的字母表示，根据画出的图像可得磁场___________保留位有效数字．
有同学认为代表了霍尔元件的电阻，请问这种想法正确吗？请说明理由：____________________．
13. 某校物理学习小组在测霍尔元件时，如图甲所示，在一矩形金属薄片的、间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在、两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，为霍尔系数，将、间通入电流，同时把外加与薄片垂直向下的磁场的霍尔元件当成电源连接成如图乙所示电路图，则
用螺旋测微器测出霍尔元件厚度如图丙所示，则___________；
面的电势___________填“高”“低”或“等”于面的电势；
按照图乙画出实物连接图___________；
改变电阻箱的阻值。记录相应电压表的读数，多次进行实验，得出图像如图戊所示，截距为，则霍尔电压___________，霍尔系数___________用题中的符号表示。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】霍尔元件能够把磁感应强度的变化转化为电压；光电鼠标是利用了光传感器把光信号转化为电信号；电子秤称量物体的质量利用了力传感器把压力的变化转化为电信号；枪式测温仪是利用了红外线传感器。
题目当中涉及到的设备都是我们日常生活用品，需要我们平时的积累，留意，也是物理知识再生活中应用的一种体现。
【解答】
A、霍尔元件是能够将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种传感器，故A正确；
B、光电鼠标器是通过红外线或激光检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动的一种硬件设备，光电鼠标就是利用了光传感器，故B正确；
C、电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确；
D、据红外线的特点可知，由于红外线热效应强，所以测温枪的工作原理是利用红外线的热效应，用的是红外线传感器，故D错误。
本题是选说法错误的
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
话筒是将声音信号转换为电信号，电熨斗是靠双金属片受热形变不同来控制电路，霍尔元件是将磁学量转换为电学量，半导体热敏电阻随着温度升高，电阻而减小。
【解答】
A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号的一种装置，故A错误；
B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片，热胀冷缩，双金属片受热形变不同，即两片金属的膨胀系数不同来控制电路，属于温度传感器，故B错误；
C.霍尔元件当有磁场时，受到洛伦兹力作用，导致粒子偏转，从而改变电压，故C正确；
D.半导体热敏电阻，当温度升高时，它的电阻值变小，故不能作为温度传感器，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
由左手定则判断电子到达的位置，从而可得电势的高低；由电子受的电场力与洛伦兹力相平衡解得电势差与电流的关系，由此得解。
本题主要考查对霍尔效应原理的理解与应用，熟悉霍尔效应原理是解题的关键，有一定难度。
【解答】
A.导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向端面，板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以电压表端接“”接线柱，故A错误；
B.当电场力与洛伦效力平衡时，则有，由电流微观表达式得：，解得：，由表达式可知，由电压表盘改装的磁传感器刻度线均匀，故B错误；
根据，可得，在、、、都相同的情况下与、成正比，由表达式可知，为提升磁传感器的灵敏度，可增大导体的宽度；由题意可知，用这种磁敏元件探测某空间的磁场时，磁敏元件的侧面要与磁场垂直，即摆放的方向对有影响，故若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则电压表示数会变大，故C错误，D正确。
4.【答案】
【解析】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件，故C正确，ABD错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查霍尔元件。
关键点拨 地磁南极在地理北极附近，赤道附近的磁感线应水平由南指向北，故应竖直放置使元件的工作面与磁感线垂直。
【解答】设、极板间距离为，则霍尔元件达到稳定时，存在，即，故电势差不仅与材料有关，A错误
根据左手定则，电子向侧面偏转，侧面带负电，侧面带正电，所以侧面的电势高，则，B错误
因为，故仅增大磁感应强度时，电势差变大，C正确
在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D错误。
6.【答案】
【解析】因载流子的电性不确定，故无法比较上下表面的电势高低，故A错误；，公式中的指元件前后侧面间的距离，故B错误；依据公式，并结合、、、的单位，可得霍尔系数的单位是，故C错误，D正确．
7.【答案】
【解析】若电源为直流电源，被测物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，选项A正确；
被测物体左、右移动分别对应电容器充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表的示数都将变大，选项B错误；
电容器有通交流、隔直流的特性，因此若电源为交流电源，被测物体不移动时，交流电流表示数也不为零，选项C错误；
若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定在向左移动，选项D错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化。
考查霍尔元件的工作原理，掌握“霍尔转把”结构图，理解霍尔器件能输出控制车速的电势差与什么因素有关，注意图丙中电势差的正负，不会影响车速。
【解答】
A.由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为、极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故 A错误；
B.当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B错误；
C.根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的、极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不是在霍尔器件的左右侧面，而是在前后表面，故C正确；
D.当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡，结合电流的微观表达式求出的大小．
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的可能是正电荷，也可能是负电荷，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解．
【解答】
解：因为上表面带正电、下表面带负电，电流的方向向右，根据左手定则可判断，是正电荷向右移动，故是型半导体；根据，可得，根据，得，故A正确，BCD错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了霍尔元件，解题的关键是根据稳定状态时电场力和洛伦力的等量关系得出霍尔电压的表达式。结合电场力和洛伦兹力的等量关系写出霍尔电压的表达式即可分析。
【解答】
设载流子的电荷量为，沿电流方向定向运动的平均速度为，单位体积内自由移动的载流子数为，导体板横截面积为，霍尔元件沿轴厚度为，霍尔元件沿轴厚度为，则电流的微观表达式为，，载流子在磁场中受到洛伦力为，载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为：，当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，有：。
A.由可知，电流越大，霍尔电压越大，故A错误；
B.由可知，的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故B错误；
C.小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，由可知，与成正比，故与坐标成正比，故刻度是均匀的，故C正确；
D.当霍尔元件处于的位置时，由于载流子电性不明确，故无法确定电势的高低，故D错误。
11.【答案】；
【解析】
【分析】
电离的气体含有大量带正电和负电的粒子，进入磁场受洛伦兹力发生偏转，根据左手定则判断出正负电荷的偏转方向，从而确定极板的正负极，确定出电流在外电路中的流向．最终电荷受电场力和洛伦兹力处于平衡，根据平衡求出电动势的大小。
本题综合考查了电阻定律、闭合电路欧姆定律以及磁场的知识，关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及通过平衡求出电源的电动势。
【解答】
根据左手定则知正电荷向下偏，负电荷向上偏，上极板带负电，下极板带正电，即极带正电；
最终电荷处于平衡有：解得：电动势；
故答案为：，
12.【答案】板
图像如图
这种说法不对，电流并不是由霍尔电压产生的。
【解析】
【分析】
依据左手定则，即可判定电子受到的洛伦兹力方向，从而判定电势的高低；根据当电场力等于洛伦兹力，电势差达到稳定，利用电场力与洛伦兹力表达式，求解关系式，从而结合图象的斜率，即可求解磁场大小；
依据内电压与电流的比值才是内电阻，而外电压与电流的比值是外电阻，即可求解。
本题考查左手定则的内容，掌握图象的斜率应用，理解内电阻与外电阻的求法，同时注意作出图象是解题的关键。
【解答】
根据左手定则，可知电子受到的洛伦兹力方向偏向极，使得极带负电，极带正电，所以极的电势偏高；
依据表格数据，作出图象，如下图所示：
根据，则有：，而，可得：
由图可知图象的斜率为：
可算出磁感应强度：；
是外电压，那么代表了外电阻，而霍尔元件的电阻为内电阻，因此这种想法不正确，原因是电流不是由产生的。
故答案为板图像如图
这种说法不对，电流并不是由霍尔电压产生的。
13.【答案】；低；；；。
【解析】
【分析】
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
由左手定则判断电势高低；
由电路图连接实物图；
写出与的表达式，结合图象分析。
掌握实验原理是求解的关键。
【解答】
螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以螺旋测微器的示数为：，则；
在一矩形金属薄片的、间通入电流，在金属箔片中，自由电荷为电子，由左手定则可知电子向面偏转，面积累电子，所以面的电势低于面的电势；
由电路图连接实物图，如图所示：
；
设霍尔元件电阻为，则由闭合电路欧姆定律得：，变形得：，结合题中图象得，则，因为满足，所以霍尔系数。
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 下列有关传感器及其敏感元件的说法中不正确的是( )
A. 霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量
B. 光电鼠标利用了光传感器
C. 电子秤称量物体质量利用了力传感器
D. 年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，它利用了温度传感器
2. 关于传感器的下列说法正确的是( )
A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B. 电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
C. 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D. 半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的电阻值变大
3. 如图所示为利用霍尔元件制成的磁传感器，已知该长方体金属导体宽为，高为，上下表面接线柱连线与导体竖直边平行，上表面过的水平虚线与导体水平边平行，当导体通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，下列说法正确的是
A. 电压表端接“”接线柱
B. 由电压表盘改装的磁传感器刻度线不均匀
C. 为提升磁传感器的灵敏度，可增大导体的高度
D. 若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则电压表示数会变大
4. 磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向。探头可能是( )
A. 感应线圈 B. 热敏电阻 C. 霍尔元件 D. 干簧管
5. 利用霍尔效应制作的霍尔元件被广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是某一霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度大小为的磁场垂直于该霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流，、两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是( )
A. 电势差仅与材料有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C. 仅增大磁感应强度时，电势差变大
D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
6. 物理学家霍尔于年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间会产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用．如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压与电流和磁感应强度的关系可用公式表示，其中叫该元件的霍尔系数．根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是 ( )
A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势 B. 公式中的指元件上下表面间的距离
C. 霍尔系数是一个没有单位的常数 D. 霍尔系数的单位是
7. 如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在水平方向左右移动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度之间的关系如图乙所示，其中为电介质没有插入电容器时的电容。为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路图中未画出。被测物体的初始位置如图甲所示。电路闭合一段时间后，下列说法正确的是 ( )
A. 若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
B. 若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右移动
C. 若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
D. 若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右移动
8. 电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制，转把内部有永久磁体和霍尔器件等，截面如图甲。永久磁体的左右两侧分别为、极，开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁体也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A. 为提高控制的灵敏度，可改变永久磁体的上、下端分别为、极
B. 按图甲顺时针转动电动车的右把手手柄转套，车速将变小
C. 图乙中从霍尔器件的前后面输出控制车速的霍尔电压
D. 若霍尔器件的上下面之间所加电压的正负极性对调，将影响车速控制
9. 半导体中参与导电的电流载体称为载流子。型半导体的载流子是带负电的电子，型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为、宽度为的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为，半导体样品中载流子的密度单位体积内载流子的个数用表示已知电流，其中为载流子定向移动的速度，为导体横截面积，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度大小的表达式正确的是( )
A. 是型半导体 ， B. 是型半导体，
C. 是型半导体， D. 是型半导体，
10. 利用霍尔元件可以制作位移传感器．如图甲所示，将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐标系．当物体沿轴方向移动时，霍尔元件将产生不同的霍尔电压已知在小范围内，磁感应强度的大小与成正比．电流沿方向且保持不变．下列说法正确的是 ( )
A. 电流越小，霍尔电压越大 B. 位移传感器无法确定位移的方向
C. 位移传感器的刻度线是均匀的 D. 当霍尔元件处于的位置时，上表面电势高
二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）
11. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图．相距为的两平行金属板、之间有一个很强的磁场．一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子以速度沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，、板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压．如果把、和用电器连接，、就是一个直流电源的两个电极，、板中______填“”或“”板是电源的负极。若、两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为，这个发电机的电动势等于____________．
三、实验题（本大题共2小题，共30.0分）
12. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子的霍尔元件接入电路，如图甲所示，电流为，方向向右，长方体霍尔元件长、宽、高分别为、、，处于竖直向上的恒定匀强磁场中．
前后极板、，电势较高的是___________填“板”或“板”．
某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的值，如下表：
请根据表格中的数据，在坐标乙中画出图象．已知该霍尔元件单位体积中自由载流子个数为，电量，由公式，可得与的函数关系式为____________用题中的字母表示，根据画出的图像可得磁场___________保留位有效数字．
有同学认为代表了霍尔元件的电阻，请问这种想法正确吗？请说明理由：____________________．
13. 某校物理学习小组在测霍尔元件时，如图甲所示，在一矩形金属薄片的、间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在、两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，为霍尔系数，将、间通入电流，同时把外加与薄片垂直向下的磁场的霍尔元件当成电源连接成如图乙所示电路图，则
用螺旋测微器测出霍尔元件厚度如图丙所示，则___________；
面的电势___________填“高”“低”或“等”于面的电势；
按照图乙画出实物连接图___________；
改变电阻箱的阻值。记录相应电压表的读数，多次进行实验，得出图像如图戊所示，截距为，则霍尔电压___________，霍尔系数___________用题中的符号表示。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】霍尔元件能够把磁感应强度的变化转化为电压；光电鼠标是利用了光传感器把光信号转化为电信号；电子秤称量物体的质量利用了力传感器把压力的变化转化为电信号；枪式测温仪是利用了红外线传感器。
题目当中涉及到的设备都是我们日常生活用品，需要我们平时的积累，留意，也是物理知识再生活中应用的一种体现。
【解答】
A、霍尔元件是能够将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种传感器，故A正确；
B、光电鼠标器是通过红外线或激光检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动的一种硬件设备，光电鼠标就是利用了光传感器，故B正确；
C、电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确；
D、据红外线的特点可知，由于红外线热效应强，所以测温枪的工作原理是利用红外线的热效应，用的是红外线传感器，故D错误。
本题是选说法错误的
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
话筒是将声音信号转换为电信号，电熨斗是靠双金属片受热形变不同来控制电路，霍尔元件是将磁学量转换为电学量，半导体热敏电阻随着温度升高，电阻而减小。
【解答】
A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号的一种装置，故A错误；
B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片，热胀冷缩，双金属片受热形变不同，即两片金属的膨胀系数不同来控制电路，属于温度传感器，故B错误；
C.霍尔元件当有磁场时，受到洛伦兹力作用，导致粒子偏转，从而改变电压，故C正确；
D.半导体热敏电阻，当温度升高时，它的电阻值变小，故不能作为温度传感器，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
由左手定则判断电子到达的位置，从而可得电势的高低；由电子受的电场力与洛伦兹力相平衡解得电势差与电流的关系，由此得解。
本题主要考查对霍尔效应原理的理解与应用，熟悉霍尔效应原理是解题的关键，有一定难度。
【解答】
A.导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向端面，板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以电压表端接“”接线柱，故A错误；
B.当电场力与洛伦效力平衡时，则有，由电流微观表达式得：，解得：，由表达式可知，由电压表盘改装的磁传感器刻度线均匀，故B错误；
根据，可得，在、、、都相同的情况下与、成正比，由表达式可知，为提升磁传感器的灵敏度，可增大导体的宽度；由题意可知，用这种磁敏元件探测某空间的磁场时，磁敏元件的侧面要与磁场垂直，即摆放的方向对有影响，故若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则电压表示数会变大，故C错误，D正确。
4.【答案】
【解析】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件，故C正确，ABD错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查霍尔元件。
关键点拨 地磁南极在地理北极附近，赤道附近的磁感线应水平由南指向北，故应竖直放置使元件的工作面与磁感线垂直。
【解答】设、极板间距离为，则霍尔元件达到稳定时，存在，即，故电势差不仅与材料有关，A错误
根据左手定则，电子向侧面偏转，侧面带负电，侧面带正电，所以侧面的电势高，则，B错误
因为，故仅增大磁感应强度时，电势差变大，C正确
在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D错误。
6.【答案】
【解析】因载流子的电性不确定，故无法比较上下表面的电势高低，故A错误；，公式中的指元件前后侧面间的距离，故B错误；依据公式，并结合、、、的单位，可得霍尔系数的单位是，故C错误，D正确．
7.【答案】
【解析】若电源为直流电源，被测物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，选项A正确；
被测物体左、右移动分别对应电容器充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表的示数都将变大，选项B错误；
电容器有通交流、隔直流的特性，因此若电源为交流电源，被测物体不移动时，交流电流表示数也不为零，选项C错误；
若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定在向左移动，选项D错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化。
考查霍尔元件的工作原理，掌握“霍尔转把”结构图，理解霍尔器件能输出控制车速的电势差与什么因素有关，注意图丙中电势差的正负，不会影响车速。
【解答】
A.由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为、极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故 A错误；
B.当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B错误；
C.根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的、极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不是在霍尔器件的左右侧面，而是在前后表面，故C正确；
D.当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡，结合电流的微观表达式求出的大小．
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的可能是正电荷，也可能是负电荷，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解．
【解答】
解：因为上表面带正电、下表面带负电，电流的方向向右，根据左手定则可判断，是正电荷向右移动，故是型半导体；根据，可得，根据，得，故A正确，BCD错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了霍尔元件，解题的关键是根据稳定状态时电场力和洛伦力的等量关系得出霍尔电压的表达式。结合电场力和洛伦兹力的等量关系写出霍尔电压的表达式即可分析。
【解答】
设载流子的电荷量为，沿电流方向定向运动的平均速度为，单位体积内自由移动的载流子数为，导体板横截面积为，霍尔元件沿轴厚度为，霍尔元件沿轴厚度为，则电流的微观表达式为，，载流子在磁场中受到洛伦力为，载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为：，当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，有：。
A.由可知，电流越大，霍尔电压越大，故A错误；
B.由可知，的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故B错误；
C.小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，由可知，与成正比，故与坐标成正比，故刻度是均匀的，故C正确；
D.当霍尔元件处于的位置时，由于载流子电性不明确，故无法确定电势的高低，故D错误。
11.【答案】；
【解析】
【分析】
电离的气体含有大量带正电和负电的粒子，进入磁场受洛伦兹力发生偏转，根据左手定则判断出正负电荷的偏转方向，从而确定极板的正负极，确定出电流在外电路中的流向．最终电荷受电场力和洛伦兹力处于平衡，根据平衡求出电动势的大小。
本题综合考查了电阻定律、闭合电路欧姆定律以及磁场的知识，关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及通过平衡求出电源的电动势。
【解答】
根据左手定则知正电荷向下偏，负电荷向上偏，上极板带负电，下极板带正电，即极带正电；
最终电荷处于平衡有：解得：电动势；
故答案为：，
12.【答案】板
图像如图
这种说法不对，电流并不是由霍尔电压产生的。
【解析】
【分析】
依据左手定则，即可判定电子受到的洛伦兹力方向，从而判定电势的高低；根据当电场力等于洛伦兹力，电势差达到稳定，利用电场力与洛伦兹力表达式，求解关系式，从而结合图象的斜率，即可求解磁场大小；
依据内电压与电流的比值才是内电阻，而外电压与电流的比值是外电阻，即可求解。
本题考查左手定则的内容，掌握图象的斜率应用，理解内电阻与外电阻的求法，同时注意作出图象是解题的关键。
【解答】
根据左手定则，可知电子受到的洛伦兹力方向偏向极，使得极带负电，极带正电，所以极的电势偏高；
依据表格数据，作出图象，如下图所示：
根据，则有：，而，可得：
由图可知图象的斜率为：
可算出磁感应强度：；
是外电压，那么代表了外电阻，而霍尔元件的电阻为内电阻，因此这种想法不正确，原因是电流不是由产生的。
故答案为板图像如图
这种说法不对，电流并不是由霍尔电压产生的。
13.【答案】；低；；；。
【解析】
【分析】
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
由左手定则判断电势高低；
由电路图连接实物图；
写出与的表达式，结合图象分析。
掌握实验原理是求解的关键。
【解答】
螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以螺旋测微器的示数为：，则；
在一矩形金属薄片的、间通入电流，在金属箔片中，自由电荷为电子，由左手定则可知电子向面偏转，面积累电子，所以面的电势低于面的电势；
由电路图连接实物图，如图所示：
；
设霍尔元件电阻为，则由闭合电路欧姆定律得：，变形得：，结合题中图象得，则，因为满足，所以霍尔系数。
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