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(2024高二下·重庆市月考)
如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面
之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为
, 式中的比例系数k称为霍尔系数。
![](//tikupic.21cnjy.com/2024/06/18/86/b7/86b773887088d5d3cff66d8de2790ef5.png)
霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
设电流I是电子定向运动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
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(1)
达到稳定的状态时,导体板上侧面A的电势
(填“高于”、“低于”或“等于”)下侧面
![](//math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmsup%3E%3Cmi%3EA%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E%27%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsup%3E%3C%2Fmath%3E)
的电势;
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(3)
当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为;
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(4)
由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数
![](//math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmi%3Ek%3C%2Fmi%3E%3Cmo%3E%3D%3C%2Fmo%3E%3C%2Fmath%3E)
,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。
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