Question

17．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差U_CD，下列说法中正确的是（　　）

• A． 若霍尔元件的载流子是自由电子，则侧面D带负电
• B． 电势差U_CD仅与材料有关
• C． 仅增大C、D间的宽度时，电势差U_CD变小
• D． 在测定地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

Answer 1

分析 在霍尔元件中，移动的是自由电子，根据左手定则判断出电子所受洛伦兹力方向，从而知道两侧面所带电荷的电性，即可知道C、D两侧面会形成电势差U_CD的正负．CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡推导出电势差U_CD与什么因素有关．

解答 解：A、根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，故A错误．
BC、根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，
设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有q$\frac{U}{b}$=qvB，I=nqvS=nqvbc，则U_CD=$\frac{BI}{nqc}$，n由材料决定，故U_CD与材料有关；U_CD还与厚度c成反比，与宽b无关，同时还与磁场B与电流I有关．故BC错误，
D、在测定地球两极上方地磁场强弱时，应将元件的工作面保持水平，让磁场垂直通过．故D正确．
故选：D．

点评 解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子，以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡．