《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

例6 (2023·1月浙江选考，8)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图14所示，通有电流$I$的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场$B = k_{1}I$，通有待测电流$I'$的直导线$ab$垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场$B' = k_{2}I'$。调节电阻$R$，当电流表示数为$I_{0}$时，元件输出霍尔电压$U_{H}$为零，则待测电流$I'$的方向和大小分别为( )

A.$a→b$，$\frac{k_{2}}{k_{1}}I_{0}$
B.$a→b$，$\frac{k_{1}}{k_{2}}I_{0}$
C.$b→a$，$\frac{k_{2}}{k_{1}}I_{0}$
D.$b→a$，$\frac{k_{1}}{k_{2}}I_{0}$

答案： D [根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，则要使元件输出霍尔电压$U_{H}$为零，直导线$ab$在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知待测电流$I'$的方向应该是$b\rightarrow a$；元件输出霍尔电压$U_{H}$为零，则霍尔元件处合磁场的磁感应强度为0，所以有$k_{1}I_{0}=k_{2}I'$，解得$I'=\frac{k_{1}}{k_{2}}I_{0}$，故D正确。]