1、1第 12 讲 磁场三难之霍尔效应题一：如图所示，一块铜板左右两面接入电路中，有电流 I 自左向右流过铜板。当一磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直前表面穿入，垂直后表面穿出时，铜板上、下两面之间出现电势差，确定：（1）上、下两面中电势高的是 表面。（2）若铜板前、后两面间距为 d，铜板单位体积内的自由电子数为 n，电子的电荷量为e，则上、下表面间的电势差 U= 。题二：霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿 z 轴方向的磁场，磁感应强度B=B0 kz（ B0、 k 均为常数） 。将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流 I 不变，方向如图所示，当物体沿 z 轴方向移动时，由于位置不同，
2、霍尔元件在 y 轴方向的上、下表面的电势差 U 也不同。则（ ）A磁感应强度 B 越大，上、下表面的电势差 U 越大B k 越大，传感器灵敏度 z越高C若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高D电流 I 取值越大，上、下表面的电势差 U 越小题三：半导体内导电的粒子“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动的带正电的粒子） ，以自由电子导电为主的半导体叫 N 型半导体，以空穴导电为主的半导体叫 P 型半导体。下图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图。图中一块长为 a、宽为 b、厚为 c 的半导体样品板放在沿 y 轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B。当有大小为 I
3、、沿 x 轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与 z 轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差 UH，霍尔电势差大小满足关系 cIBkUH，其中 k 为材料的霍尔系数。若每个载流子所带电荷量的绝对值为 e，下列说法中正确的是（ ）2A如果上表面电势高，则该半导体为 P 型半导体B如果上表面电势高，则该半导体为 N 型半导体C霍尔系数较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较多D样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为 HIBceU题四：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。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲所示
4、。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，如图乙所示。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速的关系如图丙所示。以下关于“霍尔转把”的叙述正确的是（ ）A为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为 N、S 极B按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的霍尔电压D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题五：磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图甲是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。如图乙所示，通道尺寸 a2.0
5、 m、 b0.15 m、 c0.10 m。工作时，在通道内沿 z 轴正方3向加 B8.0 T 的匀强磁场；沿 x 轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压 U99.6 V；海水沿 y 轴方向流过通道。已知海水的电阻率 0.20 m。（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；（2）船以 5.0 m/s 的速度匀速前进，若以船为参照物，海水以 5.0 m/s 的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水的速率增加到 vd8.0 m/s。求此时两金属板间的感应电动势 U 感 ；（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按 U U 感 计算，海水所受电磁力的 80可以转化为对船的推力。当船以 5.0 m/s 的速度匀速前进时，求海水推力的功率。
