(完整版)【高中物理輔導】高考題當中的霍爾效應(yīng)

1、高考題中的霍爾效應(yīng)什么是霍爾效應(yīng)：置于磁場中的載流體，如果電流方向與磁場方向垂直，則垂直于電流和磁場方向會產(chǎn)生一個附加的橫向電場，這個現(xiàn)象是霍普金斯大學研究生霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的，后被稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)，所以可以用高中物理中的電磁學、力學、運動學等有關(guān)知識來進行解釋?；魻栃?yīng)原理的應(yīng)d稱為霍爾系數(shù)。霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側(cè)，在導體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。

2、設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為V,電荷量為e，回答下列問題:（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上的側(cè)面A的電勢下側(cè)面A的電勢（填高于、低于或等于）.（2）電子所受洛倫茲力的大小為.（3）當導體板上、下兩側(cè)面之間的地勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為.（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為K=丄（其中n代表導體板單位體積中電子的個數(shù)）。答案（1）低于（2）ne第1頁共5頁電子所受洛倫茲力的大小f=evB（3）電子所受靜電力的大小F=eU（4）略h這是一道信息遷移題，此題出于命題者別具匠心的取材，全題所提供的材料可以說是完全參考于大學物理內(nèi)容，對中學生來說，霍爾效應(yīng)

3、是一個陌生的規(guī)律，要求考生必須通過仔細讀題，對霍爾效應(yīng)的原理深入分析，透徹理解，熟練結(jié)合高中物理所學的知識才能正確求解。這充分體現(xiàn)了高考“依據(jù)中學教學大綱，但又不拘泥于大綱”的命題原則，不是中學教材上敘述什么，高考試題才考什么，特別是命題者在超出中學教材內(nèi)容部分，均作了較為詳細的闡述，因此學生絕不會因為沒有自學過大學物理教材，因不懂得超出中學物理內(nèi)容的知識而失分，所以對每位考生來說是公平的?？碱}二（北京東城區(qū)試題）：一種半導體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為霍爾元件”。這種材料有可定向移動的電荷，稱為“載流子”，每個載流子的電量大小為1度B=1.5T的勻強磁場中be方向通有I=3.0A

4、的電流如圖-2所示沿寬度產(chǎn)生1.0x10-5V的橫向電壓。（1）假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢較高？（2）薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率多大？答案（1）b端電勢較高（2）載流子定向運動速率v=6.7茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差。設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距L，等離子氣體的電阻率為p,噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感應(yīng)強度為B，板外電阻為R，當?shù)入x子氣體勻速通過A、B板間時，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，即為電源電動勢。此時離子受力平衡：Eq二qvB,E=Bv,g=EL=BLv電源內(nèi)阻考題三（江西省試題）：圖-4為磁流體發(fā)電機的示意圖。設(shè)兩金

5、屬板間的距離為d，兩極板間勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B。等離子體垂直進入磁場的速度亠XXXXXXB亠XXXXXX導電流體/R為v,單個離子所帶的電量為q。離子通道（即兩極板圖-4內(nèi)所圍成空間）的等效電阻為r,負載電阻為R。求1）該發(fā)電機的電動勢；（2）發(fā)電機的總功率。答案（1）電動勢E=Bdv（2）總功率電磁流量計根據(jù)霍爾效應(yīng)其原理可解釋為：如圖-5所示,一圓形導管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導電的液體向左流動。導電液體中的自由電荷（正負離子）在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差。當自由電荷所受電場力和洛倫v茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定。由qvB二Eq二Uq，可得v=，

6、流量dBdQ=sv=竺4U_ndUBd_4B第6頁共5頁考題四（湖北省高考題）：電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化,假設(shè)流量計是如圖-6所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、C。流量計的知流體的電阻率為P，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為()。答案一AA.(bR+p)B.L(aR+p-)C.(cR+p)D.L(r+p竺)BaBcBbBa計是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強度B的儀器。其原理可解為：如圖-7所示，一塊導體接上a、b、c、d四個電極，將導體放在勻強磁場之中，a、b間通以電流I，c、d間就會出現(xiàn)電勢差，只要測出c、d間的電勢差U，cB就可測得B。設(shè)c、d間電勢差達到穩(wěn)定，則U=EL，此時導電的自由電荷受到的電場力與洛倫茲力相平衡，Eq=qvB,式中v為自由電荷的定向移動速度。由此可知，B=E=U。設(shè)導vLv體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,則電流I二nqsv,式中S為導體橫截面積，S=Ld。因此v二丄,B=nqdU，由此可知BU。這樣只要將裝置先在nqLdI已知磁場中定出標度，就可通過測定U來確定B的大小了。高考大綱新增的許多