【2017年整理】【高中物理辅导】高考题当中的霍尔效应.pdfVIP

高考题中的霍尔效应 什么是霍尔效应： 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电 流和磁场方向会产生一个附加的横向电场， 这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于 1879年 发现的，后被称为霍尔效应。 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转，所 以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释。霍尔效应原理的应 用常见的有：霍尔元件、磁流体发电机、电磁流量计、磁强计等。 考题一（全国高考题） ：如图 -1 所示，厚度为 h、宽 B 度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的均匀 d 磁场中， 当电流通过导体板时， 在导体的上侧面 A 和下侧 h A I ′ ’ 面 A 之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验 A ′ 表明：当磁场不太强时， 电势差 U，电流 I 和 B 的关系为： 图-1 IB U K , 式中的比例系数 K称为霍尔系数。 d 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导 体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与方向相反 的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。 设电流 I 是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为 v , 电荷量为 e，回答下列问 ′ 题： （1）达到稳定状态时，导体板上的侧面 A 的电势 下侧面 A 的电势（填高于、低 于或等于） . （2）电子所受洛伦兹力的大小为 . （3 ）当导体板上、下两侧面之 间的地势差为 U 时，电子所受的静电力的大小为 . （4 ）由静电力和洛伦兹力平衡的 1 条件，证明霍尔系数为 K （其中n 代表导体板单位体积中电子的个数） 。答案（ 1）低 ne U 于（ 2）电子所受洛伦兹力的大小 f =evB (3) 电子所受静电力的大小 F =e (4) 略 h 这是一道信息迁移题，此题出于命题者别具匠心的取材，全题所提供的材料可以说是 完全参考于大学物理内容，对中学生来说，霍尔效应是一个陌生的规律，要求考生必须通 过仔细读题，对霍尔效应的原理深入分析，透彻理解，熟练结合高中物理所学的知识才能 正确求解。这充分体现了高考“ 依据中学教学大纲，但又不拘泥于大纲 ”的命题原则，不 是中学教材上叙述什么，高考试题才考什么，特别是命题者在超出中学教材内容部分，均 作了较为详细的阐述，因此学生绝不会因为没有自学过大学物理教材，因不懂得超出中学 第 1 页 共 4 页 物理内容的知识而失分，所以对