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一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示.已...

一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示.已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e,将此元件放在匀强磁场中,磁场方向沿z轴方向,并通有沿x轴方向的电流I

(1)此元件的CC/两个侧面中,哪个面电势高?

(2)试证明在磁感应强度一定时,此元件的CC/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比;

(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器.其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中,用毫安表测量通以电流I,用毫伏表测量CC/间的电压U 就可测得B.若已知其霍尔系数,并测得U =0.6mVI=3mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小.

 

(1)电势较高,(2)由I=nebdv和得,所以侧面的电势差与其中的电流成正比,(3)0.02T 【解析】 (1)电子在洛伦兹力作用下向侧面C移动,故电势较高 (2)假设定向移动速度为v, 由,q=nebdvt 可得 I=nebdv 稳定时有: 可得· 由于B、n、e、d均为定值 ,所以侧面的电势差与其中的电流成正比 (3)由上可知 代入数据可得:B=0.02T
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如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑线电阻,阻值为R,长度为L,两边分别有P1P2两个滑动头.P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连,若P1P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.求;

1)托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1A的距离x1

2)托盘上放有质量为m的物体时,P1A的距离x2

3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是:调节P2,使P2A点的距离也为x1,从而使P1P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量mP1P2间的电压U之间的函数关系式.

 

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如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的UI关系图线.实验中可用的器材有:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0~50 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0~1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.

(1)实验中要求得到UI关系的完整曲线,在方框图2中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号   ______________

(2)UI关系图线可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(增大”、“减小不变”).

(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路,如图3所示,其中甲电路的电源为一节干电池,乙电路的电源为三节干电池,每节干电池的电动势为1.5 V,内阻为1.5 Ω,定值电阻R=18 Ω,则接入________(”)电路时,小灯泡较亮些.

(4)在乙电路中,小灯泡消耗的电功率为________ W.

 

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如图,一热敏电阻RT放在控温容器M;A为毫安表,量程6mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω;S为开关.已知RT95℃时的阻值为150 Ω,在20℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在 之间的多个温度下RT的阻值.

(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图 ________________

(2)完成下列实验步骤中的填空:

依照实验原理电路图连线;

调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃;

将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全;

闭合开关,调节电阻箱,记录电流表示数I0,并记录____________

RT的温度降为T1 (20 ℃<T1<95 ℃),调节电阻箱,使得电流表的读数__________,记录_______________

温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1________________

逐步降低T1的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤、⑥.

 

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利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等.如图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的UI关系图线.

(1)实验室提供的器材有:电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0~10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0~100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.该同学做实验时,滑动变阻器选用的是________(选填AB”);请在图乙的方框中画出该实验的电路图  __________________________  .

(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3 A,电源电动势为3 V.则此时小灯泡的电功率为________ W,电源的内阻为________ Ω.

 

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如图所示,是自动水位报警器的示意图,其中继电器的线圈通过电流时,磁铁吸引衔铁1,使它与触头3断开,与触头2接触.若要求水位正常时绿灯亮,高出一定水位时红灯亮,现有红、绿灯泡各一个,红灯泡应安在________位置,绿灯泡应安在________位置(填AB).

 

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