Question

【題目】將一塊長方體形狀的半導體材料樣品的表面垂直磁場方向置于磁場中，當此半導體材料中通有與磁場方向垂直的電流時，在半導體材料與電流和磁場方向垂直的兩個側面會出現一定的電壓，這種現象稱為霍爾效應，產生的電壓稱為霍爾電壓，相應的將具有這樣性質的半導體材料樣品就稱為霍爾元件。如圖所示，利用電磁鐵產生磁場，毫安表檢測輸入霍爾元件的電流，毫伏表檢測霍爾元件輸出的霍爾電壓。已知圖中的霍爾元件是P型半導體，與金屬導體不同，它內部形成電流的“載流子”是空穴（空穴可視為能自由移動帶正電的粒子）。圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當開關S1、S2閉合后，電流表A和電表B、C都有明顯示數，下列說法中正確的是

A．電表B為毫伏表，電表C為毫安表

B．接線端2的電勢高于接線端4的電勢

C．若調整電路，使通過電磁鐵和霍爾元件的電流與原電流方向相反，但大小不變，則毫伏表的示數將保持不變

D．若適當減小R1、增大R2，則毫伏表示數一定增大

Answer 1

【答案】BC

【解析】由圖可知，電表B串聯在電源E2的電路中，故它是電流表，即毫安表，而電表C是并聯在2、4兩端的，它是測量霍爾電壓的，故它是電壓表即毫伏表，選項A錯誤；由于霍爾元件的載流子是帶正電的粒子，由磁場方向向下，電流方向由1到3，由左手定則可知，正電的粒子受到的洛倫茲力的方向指向極板以2，即接線端2的電勢高于接線端4的電勢，選項B正確；穩定時，粒子受到的洛倫茲力與電場力相平衡，即Bqv=Eq=，解得U=Bvd，當電流方向相反，但大小不變時，粒子的偏轉方向與原來相反，但仍存在如上的平衡關系式，由于電流的大小不變，由電流的微觀表達式I=neSv可知，其粒子的定向移動速度也不變，故霍爾電壓的大小不變，即毫伏表的示數將保持不變，選項C正確；若減小R1，則會讓B增大，若增大R2，會讓電流I減小，粒子的定向移動速率v也變小，則不能確定霍爾電壓的變化情況，故毫伏表的示數不一定增大，選項D錯誤。