时间:2017-09-23 22:57:41
1、计算题 （18分）
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场EH，同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH＝RH
，其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关。
（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高;[
（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数RH的表达式。（通过横截面积S的电流I＝nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）;
（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。
参考答案：（1）
；? c端电势高
（2）?
?
（3）a.?
b.提出的实例或设想合理即可
本题解析：（1）；? c端电势高
（2）由?
?①
得?
?②
当电场力与洛伦兹力相等时?
得?
?③
又?
?④
将③、④带入②
得?
?
（3）a.由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则
?
圆盘转速为?
b.提出的实例或设想合理即可
本题难度：一般
2、选择题 下列器件可作为传感器的有（ ）
A．热电阻
B．干电池
C．电键
D．二极管
参考答案：A
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 如图所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入1，输出端Y输出1时，A、B 端的输入分别可能是
A.0、0
B.0、1
C.1、0
D.1、1
参考答案：BCD
本题解析：根据与门特点可知AB经过门电路后输出为1，所以AB只要由“1”就可以，BCD正确；
本题难度：一般
4、实验题 乙同学设计的“直线运动加速度测量仪”如图所示。质量为1.00 kg的绝缘滑块B的两侧分别通过一轻弹簧与框架A连接，弹簧的劲度系数均为100N/m。滑块B还通过滑动头与长为12.00cm的电阻CD相连，CD中任意一段的电阻都与其长度成正比。将框架A固定在被测物体上，使弹簧及电阻CD均与物体的运动方向平行。通过电路中指针式直流电压表的读数，可以得知加速度的大小。不计各种摩擦阻力。电压表内阻足够大，直流电源的内阻可忽略不计。设计要求如下：
a．当加速度为零时，电压表示数为1.50V；
b．当物体向左以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时，电压表示数为满量程3.00V；
c．当物体向右以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时，电压表示数为0。 
（1）当电压表的示数为1.80V时，物体运动加速度的大小为____________m/s2；
（2）当加速度为零时，应将滑动头调在距电阻CD的C端____________cm处；
（3）应选用电动势为____________V的直流电源。
参考答案：（1）2.00
（2）5.00
（3）3.60
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 如图所示为某传感装置内部部分电路图，RT为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表。若发现电压表示数增大，可能的原因是?（?）
①热敏电阻温度降低，其他条件不变?②热敏电阻温度升高，其他条件不变
③光照减弱，其他条件不变?④光照增强，其他条件不变
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
参考答案：A
本题解析：热敏电阻温度降低，其他条件不变时，热敏电阻阻值减小，总电阻减小，总电流变大，则热敏电阻及光敏电阻所在的并联支路电压减小，光敏电阻上的电流减小，则热敏电阻及电阻R3上的电流变大，则电压表的读数变大，故①正确，②错误；若光照减弱，则光敏电阻的阻值增大，总电阻变大，总电流减小，则热敏电阻及光敏电阻所在的并联支路电压增大，则R3上的分压变大，电压表示数变大，选项③正确，④错误.故选A.
本题难度：一般