Question

【題目】濰坊高鐵北站于2018年12月26日正式投入使用，啟用前安裝電磁設備時，為減少地磁場的影響，技術人員用霍爾元件做成的設備測地磁場B的大小和方向，該設備的示意圖如圖所示，設備的MN端邊沿東西方向、NQ沿南北方向置于水平地面上，通入沿NQ自南向北方向的恒定電流I后，電壓表有讀數；以MN為軸，緩慢向上抬高PQ端，電壓表示數發生變化，當它與地面成85°角時，電壓表讀數最大為U．若該霍爾元件的載流子M為自由電子，電量為e，單位體積內的自由電子個數為n，MN和PQ兩端的截面積均為s，MN＝PQ＝d．則該處的地磁場B＝_____；方向_____；該元件電勢高的一側是_____（填“MP”或“NQ”）。

Answer 1

【答案】 與地面成5°斜向下 MP

【解析】

[1]當電子受到的電場力和洛倫茲力相等時，電壓達到穩定，此時有

電流的微觀表達式為

解得

[2]由于當時電壓最大為U，此時磁場方向與霍爾元件垂直，即地磁場方向與地面成5°斜向下；

[3]由與載流子為電子，由左手定則可知，電子朝NQ板聚集，即電勢較高的一側為MP。