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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。
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
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
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。
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