帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-資料下載頁(yè)
2025-05-15 03:08本頁(yè)面
【正文】 響。 (1)求從狹縫 S2射出的離子速度 v0的大?。? (2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度 v0方向飛行的距離為 x，求出 x與離子質(zhì)量 m之間的關(guān)系式 (用 E0、 B0、 E、 q、 m、 L表示 )。 【 解析 】 (1)能從速度選擇器射出的離子滿足 qE0=qv0B0 ① 故 v0=E0B0 ② (2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) E后做類平拋運(yùn)動(dòng)，則 x=v0t ③ L=(1/2)at2 ④ 由牛頓第二定律得 qE=ma ⑤ 由②③④⑤解得： x=(E0/B0) 。 qEmL2 3 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。 如圖所示，將一金屬或半導(dǎo)體薄片 垂直于磁場(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)。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 UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)， EH和 UH達(dá)到穩(wěn)定值， UH=RHIB/d，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)判斷圖中 c、 f哪端的電勢(shì)高； (3)圖是霍爾測(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?；魻栐糜? 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)圖象如圖所示。 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。 。 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。 【 答案 】 (1)UH=EHl， c端電勢(shì)高 (2)RH=1/(ne) (3)=P/(mt) (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(guò)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 )。
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