五、综合应用题(共3小题,计18分)
32.「2023江苏盐城盐都模拟，★★」(4分)阅读短文,回答问题:
霍尔传感器
传感器是将速度、压力、温度、湿度、光照强度等非电学量转化为电压、电流等电学量的一种元件。传感器通常是由半导体材料制成的,其导电性受温度、光照、压力等因素的影响而显著变化。

霍尔传感器是基于霍尔效应的一种磁敏式传感器,根据霍尔效应原理,在如图所示的矩形半导体薄片上通有沿EF方向的电流(又称控制电流I),同时有沿CD方向的磁场(物理学中用磁感应强度B表示磁场的强弱)时,在矩形半导体薄片左端、右端之间形成稳定电压,称为霍尔电压U。研究发现,当控制电流和环境温度一定时,霍尔电压U与磁感应强度B成正比。当环境温度一定时,霍尔电压U与控制电流I和磁感应强度B的乘积成正比。
在薄片左、右两端接一定值电阻R,当改变图中磁场方向或控制电流I的方向时,通过定值电阻R的电流方向都会随之改变。
(1)霍尔传感器可以把磁感应强度转化为。
(2)下列几种情形中,矩形半导体薄片左端、右端之间能形成霍尔电压的是。
A. 矩形半导体薄片上通有沿EF方向的控制电流
B. 有沿CD方向的磁场
C. 矩形半导体薄片上通有沿EF方向的控制电流且有沿CD方向的磁场
D. 矩形半导体薄片上通有沿EF方向的控制电流且有沿EF方向的磁场
(3)当环境温度和磁感应强度B一定时,霍尔电压U与控制电流I成比。
(4)若图中通过R的电流向要使通过R的电流向右,则下列操作正确的是。
A. 增大控制电流I
B. 增大磁感应强度B
C. 只调换磁场的方向
D. 同时调换控制电流I和磁场的方向
(5)保持环境温度和控制电流I的大小不变,如图能表示通过定值电阻R的电流$I_R$、R消耗的功率$P_R$随磁感应强度B变化关系的是。

A B C D

32.答案 (1)电压
(2)C
(3)正
(4)C
(5)D
解析 (1)由材料可知霍尔传感器可以把磁感应强度转化为电压。
(2)霍尔效应产生的条件是矩形半导体薄片上通有沿 EF 方向的控制电流且有沿 CD 方向的磁场。故 C 正确。
(3)当环境温度和磁感应强度 B 一定时,霍尔电压 U 与控制电流 I 成正比。
(4)若图中通过 R 的电流向左,要使通过 R 的电流向右,需要只改变磁场的方向或只改变控制电流的方向,故 C 正确。
(5)当控制电流和环境温度一定时,霍尔电压 U 与磁感应强度 B 成正比,即 $U=kB$($k$ 为定值);根据 $P=\frac{U^2}{R}$ 可知,$R$ 消耗的功率 $P_R$ 与 $B^2$ 成正比,故 C 错误,D 正确;根据 $I=\frac{U}{R}$ 可知,通过定值电阻 $R$ 的电流 $I_R$ 与 $B$ 成正比,故 A、B 错误。

【分析】本题是结合霍尔传感器原理的阅读理解综合题，解题时需仔细阅读短文，提取关键信息，明确霍尔电压产生的条件、霍尔电压与控制电流和磁感应强度的关系，以及电流方向改变的影响因素，再结合电学基础知识逐一分析各小问题。
【解析】(1) 根据短文内容，霍尔传感器作为磁敏式传感器，可将磁感应强度转化为电压，故答案为电压。
(2) 短文明确指出，产生霍尔电压的条件是矩形半导体薄片上通有沿EF方向的控制电流，同时存在沿CD方向的磁场，选项C符合该条件，故选C。
(3) 短文说明，当环境温度和磁感应强度B一定时，霍尔电压U与控制电流I成正比，故填“正”。
(4) 短文提到，仅改变磁场方向或仅改变控制电流I的方向时，通过定值电阻R的电流方向会改变；若同时调换两者方向，电流方向不变。题目要求将电流从向左变为向右，只需只调换磁场方向或只调换控制电流方向，选项C正确，故选C。
(5) 当控制电流和环境温度一定时，霍尔电压U与磁感应强度B成正比，即$U=kB$（k为定值）。根据欧姆定律，通过定值电阻R的电流$I_R=\frac{U}{R}=\frac{kB}{R}$，故$I_R$与B成正比；根据电功率公式$P_R=\frac{U^2}{R}$，可得$P_R=\frac{(kB)^2}{R}$，即$P_R$与$B^2$成正比。分析选项：A、B中$I_R$随B变化非正比关系，错误；C中$P_R$与B为线性关系，不符合，错误；D符合规律，故选D。
【答案】(1)电压；(2)C；(3)正；(4)C；(5)D
【知识点】霍尔效应、传感器应用、电功率计算
【点评】本题以霍尔传感器为载体，考查学生的信息提取与应用能力，解题关键是准确把握短文给出的霍尔效应相关规律，结合电学公式分析问题，属于中等难度的综合应用题。
【难度系数】0.6