根據霍爾效應原理制成的霍爾元件有廣泛的應用，某研究小組用霍爾元件來研究金屬棒在磁場中的運動規律。如圖1（a）所示，在水平面上固定放置兩間距為l的平行、光滑金屬導軌，其右側通過開關S接有恒流源，向回路提供恒定電流I0；在-x0≤x≤x≤x0 區間存在方向垂直導軌平面向下、大小沿Oy軸方向不變、沿Ox軸方向按某一規律變化的穩恒磁場。一質量為m的金屬棒垂直于導軌放置，其上固定一霍爾元件（相比m,其質量可忽略不計），它是一個長、寬和高分別為a×bxc的長方體微小半導體薄片，磁場方向垂直a×b平面，其單位體積中載流子數為n,每個載流子帶電荷量為e。在半導體薄片上制作四個電極E、F、M、N，放大圖如圖1（b）所示，在E、F間通入恒定的電流I，則在M、N間出現霍爾電壓UH=UM-UN（圖中沒有畫出提供電流I和測量電壓 UH的電路圖）。開關S斷開時，導體棒靜止在x=x0處。計算時將1nec用常量k表示。（已知力一位移圖象的面積是力所做的功）
（1）求半導體薄片中載流子平均移動速率；
（2）半導體材料有P型（載流子以空穴導電為主，即正電荷導電）和N型（載流子以電子導電為主）兩種，當棒位于x=x0處時，測得霍爾電壓大小為UH0，求該處磁感應強度B0的大小；如果 UH0＞0，則該半導體是P型還是N型？
（3）閉合開關S，導體棒從x=x0處開始運動，測得霍爾電壓UH隨x變化的圖線為如圖2所示，求磁感應強度B沿Ox軸的分布規律和棒運動速度與x的關系。
?
1
nec
【考點】霍爾效應與霍爾元件．
【答案】（1）半導體薄片中載流子平均移動速率為
（2）當棒位于x=x0處時磁感應強度B0為，如果 UH0＞0，則該半導體是N型
（3）磁感應強度B沿Ox軸的分布規律和棒運動速度與x的關系式：v=（-x0≤x≤x0）
k
b
（2）當棒位于x=x0處時磁感應強度B0為
1
k
U
H
0
（3）磁感應強度B沿Ox軸的分布規律和棒運動速度與x的關系式：v=
±
I
0
l
km
x
0
U
H
0
（
x
2
0
-
x
2
）
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優網所有，未經書面同意，不得復制發布。
發布：2024/6/27 10:35:59組卷：102引用：1難度：0.5
相似題
-
1．如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁場垂直于霍爾元件的工作面向上，通入圖示方向的電流I，C、D兩側面間會產生電勢差，下列說法中正確的是（ ）發布：2024/12/20 16:30:2組卷：25引用：1難度：0.7 -
2．為了測量某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口，在垂直于前、后面的方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在上下兩個面的內側固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿管口地從左向右流經該裝置時，電壓表顯示兩個電極間的電壓U．若用Q表示污水流量（單位時間內流出的污水體積），下列說法中正確的是（ ）發布：2024/12/29 19:0:2組卷：25引用：2難度：0.4 -
3．電磁血流計是醫生測量血管中血液流速的裝置。如圖所示，某段血管處于磁感應強度為B的勻強磁場中，血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動時（方向如圖），MN兩點間會有微小的電勢差。則下列說法正確的是（ ）發布：2024/12/16 3:30:1組卷：119引用：3難度：0.4