【題目】如圖所示,一塊半導體樣品板放在垂直于平面的勻強磁場中,當有穩(wěn)定恒電流I垂直于磁場方向通過樣品板時,在板的兩側面1和2之間會產生一恒定的電勢差.
(1)若測得>0,則這塊樣品板的載流子是帶正電,還是帶負電的?試說明理由.
(2)設磁感強度為B,樣品板的厚度為d,每個載流子帶電量的絕對值為e,試證明樣品板的單位體積內參加導電的載流子數(shù)目為.
【答案】(1) 帶正電(2)證明略
【解析】試題分析:帶電粒子在進入磁場以后,受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉,在樣品板的上下兩側面積累一定量的帶電粒子,根據(jù)左手定則判斷載流子的電性;定向移動的載流子在磁場中受洛倫茲力發(fā)生偏轉,在上下表面間形成電勢差,最終在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡,根據(jù)平衡求出單位體積內導電的自由電子數(shù)目。
帶電粒子在進入磁場以后,受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉,在樣品板的兩側面積累一定量的帶電粒子,以形成電場,且隨帶電粒子的增加,電場強度也逐漸增強,當載流子受到的電場力和洛侖磁力相等時,達到穩(wěn)定狀態(tài).
(1)當,載流子是帶正電,正電荷的定向運動方向與電流方向一致,根據(jù)左手定則可知,洛侖茲力的作用使載流子發(fā)生偏轉,即向上(側面1)偏轉,故所以;若載流子是負電荷,洛侖茲力使載流子向下(側面2)偏轉,即U1-U2<0.此方法可用來判斷半導體材料是P型的還是N型.
(2)認為載流子在樣品板中均以平均定向速度v運動,則每個載流子在磁場中所受的洛侖茲力為:
當板的兩側面間產生恒定的電勢差U1-U2后,載流子還會受到一個反方向的電場力,如果設E為電場強度,則電場力為
又設樣品板的寬度為b,即
則電場力為:
當回路處于穩(wěn)定狀態(tài)時, 和兩力平衡,即:
同時,載流子形成的電流強度I與載流子的單位體積數(shù)目及平均定向移動速度v的關系為,即.故所以.
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【題目】如圖所示,甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,乙為介質中x=2m處的質點P以此時刻為計時起點的振動圖像,質點Q的平衡位置位于x=3.5m處,下列說法正確的是
A. 這列波沿x軸正方向傳播,波速為10m/s
B. 在0.3s時間內,質點P向右移動了3m
C. t=0.1s時,質點P的加速度大于質點Q的加速度
D. t=0.25s時,x=3.5m處的質點Q到達波峰位置
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【題目】下列說法正確的是( 。
A.勻強電場中場強處處相等,所以電勢也處處相等
B.電勢降低的方向,就是場強的方向
C.場強越大的地方,電場線越密
D.場強越大的地方,等勢線越密
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【題目】如圖所示,a、b為豎直正對放置的平行金屬板構成的偏轉電場,其中a板帶正電,兩板間的電壓為U,在金屬板下方存在一有界的勻強磁場,磁場的上邊界為與兩金屬板下端重合的水平面PQ,PQ下方的磁場范圍足夠大,磁場的磁感應強度大小為B,一帶正電粒子以速度v0從兩板中間位置與a、b平行方向射入偏轉電場,不計粒子重力,粒子通過偏轉電場后從PQ邊界上的M點進入磁場,運動一段時間后又從PQ邊界上的N點射出磁場,設M、N兩點距離為x(M、N點圖中未畫出),從N點射出的速度為v,則以下說法中正確的是
A. 只增大帶電粒子的比荷大小,則v減小
B. 只增大偏轉電場的電壓U的大小,則v減小
C. 只減小初速度v0的大小,則x不變
D. 只減小偏轉電場的電壓U的大小,則x不變
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【題目】關于磁場中的磁感應強度,以下說法正確的是( )
A. 一電流元或一運動電荷在某一區(qū)域不受力,則表明該區(qū)域不存在磁場
B. 磁感應強度是反映磁場本身性質的物理量,與放入其中電流元或小磁針無關
C. 若電流元探測到磁場力,則該力的方向即為磁場的方向
D. 當一電流元在磁場中某一位置探測到磁場力F時,可以利用公式B=求出磁感應強度的大小
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【題目】在物理學的重大發(fā)現(xiàn)中科學家們總結出了許多物理學方法,如理想實驗法、控制變量法、極限思想法、類比法、等效替代法、科學假設法和建立物理模型法等.以下關于物理學研究方法的敘述不正確的是( )
A. 在不需要考慮物體本身的大小和形狀時,用質點來代替物體的方法運用了假設法
B. 根據(jù)速度的定義式,當△t趨近于零時,就可以表示物體在t時刻的瞬時速度,該定義運用了極限思想法
C. 在實驗探究加速度與力、質量的關系時,運用了控制變量法
D. 引入重心﹑合力與分力的概念時運用了等效替代法
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【題目】如圖所示,物體從光滑斜面上的A點由靜止開始下滑,經過B點后進入水平面(設經過B點前后速度大小不變),最后停在C點。每隔0.2s通過速度傳感器測量物體的瞬時速度。下表給出了部分測量數(shù)據(jù)。若物體與斜面之間、物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)都相同,求:
0.0 | 0.2 | 0.4 | …… | 0.8 | 1.0 | …… | |
0.00 | 0.80 | 1.60 | …… | 1.25 | 0.75 | …… |
(1)物體在斜面上運動的加速度大小a;
(2)物體在斜面上運動的時間t;
(3)斜面與水平面之間的夾角。
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【題目】如圖所示,置于足夠長斜面上的盒子A內放有光滑球B,B恰與盒子前、后壁接觸,斜面光滑且固定于水平地面上.一輕質彈簧的一端與固定在斜面上的木板P拴接,另一端與A相連.今用外力推A使彈簧處于壓縮狀態(tài),然后由靜止釋放,則從釋放盒子直至其獲得最大速度的過程中
A. 彈簧的彈性勢能一直減小直至為零
B. A對B做的功等于B機械能的增加量
C. 彈簧彈性勢能的減小量等于A和B機械能的增加量
D. A所受重力和彈簧彈力做功的代數(shù)和大于A動能的增加量
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【題目】如圖所示,水平傳送帶以恒定的速度v沿順時針轉動,現(xiàn)在傳送帶左端輕輕放上物塊A,A 經過時間達到與傳送帶相同的速度,若在傳送帶左端輕輕放上物塊B,B 經過時間達到與傳送帶相同的速度,已知<,A、B 兩物塊的質量相等,傳送帶足夠長,則( )
A. A 與傳送帶間的動摩擦因數(shù)大于B 與傳送帶間的動摩擦因數(shù)
B. A 加速運動的位移大于B 加速運動的位移
C. A與傳送帶間摩擦產生的熱量等于B與傳送帶間摩擦產生的熱量
D. 因放上A傳送帶電動機額外多消耗的電能小于因放上B傳送帶電動機額外多消耗的電能
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