高考物理單元知識(shí)章節(jié)考點(diǎn)總復(fù)習(xí)(更新版)
【正文】 這類問題可以考慮從能量關(guān)系處理 ． 5 二 、 應(yīng)用帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的典型儀器 1． 速度選擇器 如圖 841， 粒子所受重力可忽略不計(jì) ， 運(yùn)動(dòng)方向相同而速率不同的正離子組成的離子束射入相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)所組成的場(chǎng)區(qū)中 。北京卷 )利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器 ， 廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域 ． 如圖 849(a)， 將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng) B中 ， 在薄片的兩個(gè)側(cè)面 a、 b間通以電流 I時(shí) ，另外兩側(cè) c、 f間產(chǎn)生電勢(shì)差 ， 這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) ． 41 其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累 ， 于是 c、 f間建立起電場(chǎng) EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差 倫茲力處處相等時(shí) ， EH和 UH達(dá)到穩(wěn)定值 ， UH的大小與 I和 B以及霍爾元件厚度 d之間滿足關(guān)系式 UH＝ RH， 其中比例系數(shù) RH稱為霍爾系數(shù) ， 僅與材料性質(zhì)有關(guān) ． (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度 (c、 f間距 )為 l， 請(qǐng)寫出 UH和 EH的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的 ，請(qǐng)判斷圖 849(a)中 c、 f哪端的電勢(shì)高 ． IBd42 (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為 n， 電子的電荷量為 e， 請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù) RH的表達(dá)式 ． (通過橫截面積 S的電流 I＝ nevS， 其中 v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率 )． 43 (3)圖 849(b)是霍爾測(cè)速儀的示意圖 ， 將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上 ， 圓盤的周邊等距離地嵌裝著 m個(gè)永磁體 ， 相鄰永磁體的極性相反 ． 霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近 ． 當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖象如圖849(c)所示 ． 44 ① 若在時(shí)間 t內(nèi) ， 霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為 P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速 N的表達(dá)式 ． ② 利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程 ． 除此之外 ， 請(qǐng)你展開 “ 智慧的翅膀 ” ， 提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想 ． 45 ? ?? ?12 : 1HHHHH H HHHHU E l cIBURddR U EddR v B l v lI B ne v SlIBe E e v BE v BI ne v Sne＝ 端 電 勢(shì) 高由 ＝ ①得 ： ＝ ＝ ②當(dāng) 電 場(chǎng) 力 與 洛 倫 茲 力 相 等 時(shí) ＝得 ＝ ③又 ＝ ④將 ③ ④ 代 入 ② ， 得 ＝ ＝：解 析 ：＝46 (3)① 由于在時(shí)間 t內(nèi) ， 霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為 P， 則： P＝ mNt 圓盤轉(zhuǎn)速為 N＝ P/mt ② 提出的實(shí)例或設(shè)想合理即可 47 方法點(diǎn)撥： 應(yīng)用帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的儀器這類問題 ， 雖然物理情境各不相同 ， 但是設(shè)計(jì)原理都是一樣的 ， 都是利用電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用 ． 所以 ， 運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律 ， 分析儀器的工作原理 ， 明確工作過程 ， 是解決這類問題的關(guān)鍵 ． 48 變式訓(xùn)練 4： 如圖 8410所示 ， 電容器兩極板相距為 d， 兩板間電壓為 U， 極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B1， 一束電荷量相同的帶正電的粒子從圖示方向射入電容器 ， 沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 結(jié)果分別打在 a、 b兩點(diǎn) ， 兩點(diǎn)間距離為 q， 且不計(jì)粒子所受重力 ． 求：打在 a、 b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差 Δm是多少 ？ 圖 8410 49 1121122222122121 / /: 222()2qE B qvE U dv U dBvBmvRBqmvRBqm m vR R RBqqB B d RmU????于 粒 子 沿 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 所 以 ＝ ①＝ ②聯(lián) 立 ① ② 得 ＝ ③以 速 度 進(jìn) 入 的 粒 子 做 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) ，由解 析 ：＝半 徑 公 式 有 ＝ ④＝ ⑤所 以 ＝ － ＝解 得 ：
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