利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面、间通以电流时,另外两侧、间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是、间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
(1)设半导体薄片的宽度(、间距)为L,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。
一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g=10 m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积。
如图甲是某研究小组设计的一个实验电路,R为阻值可调节的电阻箱,R0为定值电阻,K为单刀双掷开关,电流表量程适当、内阻忽略不计,用该实验电路测量直流电源的电动势E和内阻r.
(1) 读出图乙中电阻箱的阻值R=________ Ω。
(2) 根据图甲实验电路,用笔画线代表导线将图乙仪器连接好。
(3) 将单刀双掷开关K分别拨到左侧a、竖起空置两种状态下并保持电阻箱阻值(已知)不变,闭合开关K1时电流表的读数分别为Ia、I0,则直流电源的电动势E=_______(用符号表示) 。
⑴图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的_____(填“A”、“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为________mm。
某学校操场上有如图所示的运动器械:两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上.静止时ab水平且沿东西方向.已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45°,现让ab随链条荡起来,跟竖直方向最大偏角45°,则下列说法正确的是
A.当ab棒自南向北经过最低点时,ab中感应电流的方向是自西向东
B.当链条与竖直方向成45°时,回路中感应电流一定为零
C.当ab棒自南向北经过最低点时,安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下
D.在ab棒运动过程中,不断有磁场能转化为电场能
如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是
A.磁场方向一定是垂直xOy 平面向里
B.所有粒子通过磁场区的时间相同
C.所有粒子在磁场区运动的半径相等
D.磁场区边界可能是圆