精英家教網(wǎng)在第三次工業(yè)革命的今天,新材料的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用尤為重要.我國某科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)一種新型的半導(dǎo)體材料,目前已經(jīng)知道這種半導(dǎo)體材料的載流子(參與導(dǎo)電的“帶電粒子”)的電荷量的值是e(電子電量的絕對值),但不知道它的電性和載流子的數(shù)密度n(單位體積中載流子的數(shù)量).為了測定這種材料中的載流子是帶正電還是帶負(fù)電,以及載流子的數(shù)密度,科學(xué)家把這種材料先加工成一塊偏平的六面體樣品,這塊樣品的長、寬和厚度分別為a、b、d(如圖中所示).現(xiàn)將這塊樣品接入電路中,且把靠外的偏平面標(biāo)記為M,靠里的偏平面標(biāo)記為N,然后在垂直于大平面的方向加上一個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場.接通電鍵S,調(diào)節(jié)可變電阻R.使電路中產(chǎn)生合適的電流.然后用電壓表判定M、N兩個面的電勢高低并測定M、N間的電壓(也叫霍耳電壓),從而得到這種半導(dǎo)體材料載流子的電性和數(shù)密度.
(1)當(dāng)M的電勢比N的電勢低時,材料中的載流子帶
 
電(填“正”或“負(fù)”);
(2)為了測定載流子的數(shù)密度n,除題目中已給出的數(shù)據(jù)外,還需要測定的物理量有(寫出物理量的含義并設(shè)定相應(yīng)的符號)
 
;
(3)根據(jù)題設(shè)條件和你測定的物理量,寫出載流子的數(shù)密度的表達(dá)式n=
 
分析:定向移動的電子在磁場中受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn),在上下表面間形成電勢差,最終電子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(nèi)導(dǎo)電的載流子的數(shù)密度.
解答:解:(1)M的電勢比N的電勢低,說明N極板帶正電荷,結(jié)合左手定則可知,載流子帶負(fù)電,導(dǎo)致M極板帶負(fù)電;
(2)(3)載流子的洛倫茲力與電場力平衡,即:
F=F
evB=e
U
b

故U=Bbv;
根據(jù)電流的微觀表達(dá)式,有:I=nebdv
聯(lián)立解得得n=
BI
Ued

根據(jù)電阻定律,結(jié)合閉合電路歐姆定律,確定洛倫茲力與電場力的關(guān)系,還要測量MN間的電壓U與通過的電流I;
故答案為:(1)負(fù);(2)電路中的電流強(qiáng)度I,MN間電壓U;(3)n=
BI
Ued
點(diǎn)評:解決本題的關(guān)鍵掌握電流的微觀表達(dá)式,以及知道最終電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡.
練習(xí)冊系列答案
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北京時間10月31日17時28分,嫦娥一號衛(wèi)星成功實(shí)施第三次近地點(diǎn)變軌后,順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,開始飛向月球.在第三次近地點(diǎn)變軌時,它的最高速度可達(dá)(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

 利用下列器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究三力平衡的規(guī)律:
器材:三根完全相同的輕質(zhì)彈簧(每根彈簧的兩端均接有適當(dāng)長度的細(xì)繩套),幾個小重物,一把刻度尺,一塊三角板,一枝鉛筆,一張白紙,幾枚釘子.
(1)按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請?jiān)跈M線上將步驟補(bǔ)充完整:
①用兩枚釘子將白紙(白紙的上邊沿被折疊幾次)釘在豎直墻壁上,將兩根彈簧一端的細(xì)繩套分別掛在兩枚釘子上,另一端的細(xì)繩套與第三根彈 簧一端的細(xì)繩套連接.待裝置靜止后,用刻度尺測出第三根彈簧兩端之間的長度,記為L0;
②在第三根彈簧的另一個細(xì)繩套下面掛一個重物,待裝置靜止后,用鉛筆在白紙上記下結(jié)點(diǎn)的位置O和三根彈簧的方向.用刻度尺測出第一、二、三根彈簧的長度L1、L2、L3,則三根彈簧對結(jié)點(diǎn)O的拉力之比為
(L1-L0):(L2-L0):(L3-L0
(L1-L0):(L2-L0):(L3-L0

③取下器材,將白紙平放在桌面上.用鉛筆和刻度尺從O點(diǎn)沿著三根彈簧的方向畫直線,按照一定的標(biāo)度作出三根彈簧對結(jié)點(diǎn)O的拉力F1、F2、F3的圖示.用平行四邊形定則求出F1、F2的合力F.
④測量發(fā)現(xiàn)F與F3在同一直線上,大小接近相等,則實(shí)驗(yàn)結(jié)論為:
在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),結(jié)點(diǎn)O受三個力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài),合力為零
在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),結(jié)點(diǎn)O受三個力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài),合力為零
;
(2)若釘子位置固定,利用上述器材,改變條件再次驗(yàn)證,可采用的辦法是
換不同重量的小重物
換不同重量的小重物
;
(3)分析本實(shí)驗(yàn)的誤差來源,寫出其中兩點(diǎn):
未考慮彈簧自身的重量
未考慮彈簧自身的重量
;
記錄O、L0、L1、L2、L3及彈簧的方向時產(chǎn)生誤差(或白紙未被完全固定等)
記錄O、L0、L1、L2、L3及彈簧的方向時產(chǎn)生誤差(或白紙未被完全固定等)

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(1)當(dāng)M的電勢比N的電勢低時,材料中的載流子帶    電(填“正”或“負(fù)”);

(2)為了測定載流子的數(shù)密度n,除題目中已給出的數(shù)據(jù)外,還需要測定的物理量有(寫出物理量的含義并設(shè)定相應(yīng)的符號)                       

(3)根據(jù)題設(shè)條件和你測定的物理量,寫出載流子的數(shù)密度的表達(dá)式n=           。

 

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