Question

（1）圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為________mm。

（2）霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展。如圖丙所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場B，在M、N間出現(xiàn)電壓U_H，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，U_H稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。

①若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場方向如圖丙所示，該同學(xué)用電壓表測量U_H時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與_________（填“M”或“N”）端通過導(dǎo)線相連。

②已知薄片厚度d=0.40mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T不變，改變電流I的大小，測量相應(yīng)的U_H值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。

 

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)（見答題卡）畫出U_H—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_______________（保留2位有效數(shù)字）。

③該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測量，取兩個(gè)方向測量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丁所示的測量電路，S₁、S₂均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片（未畫出）。為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S₁擲向_______（填“a”或“b”），S₂擲向_______（填“c”或“d”）。

為了保證測量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測量電路，將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件____________和__________(填器件代號)之間。

 

Answer 1

【答案】

（1）A  11.30（11.25或11.35均算正確）  （2）①M ②1.5（1.4或1.6均算正確）  ③b，c，，E（或，E）

【解析】（1）測內(nèi)經(jīng)，應(yīng)選游標(biāo)卡尺的內(nèi)測量腳，故選填A；B用來測外徑，C用于測深度。

游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)尺的讀數(shù)為60.05mm=0.30mm,故鋼筆帽的內(nèi)徑為11.30mm。

（2）①由于導(dǎo)電空穴為帶正電的粒子，由電流方向和磁場方向結(jié)合左手定則可判斷出正粒子向M板偏轉(zhuǎn)，故M板的電勢高，電壓表的“+”接線柱應(yīng)與M端連接。

②根據(jù)表格數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、連線，注意使圖線盡可能多的穿過坐標(biāo)點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)予以舍去。（如右圖所示）。

由題意知，即圖線的斜率表示，將已知數(shù)據(jù)代入可求得。

③外電路中，電流由電源正極流出，經(jīng)用電器流入電源負(fù)極，故接b，接c時(shí)，電流自Q端流入P端流出；為了避免開關(guān)接錯(cuò)位置導(dǎo)致電源短路而被燒壞，應(yīng)在開關(guān)（或）和電源E之間串聯(lián)一保護(hù)電阻。

【考點(diǎn)定位】游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)與讀數(shù)，電壓表的使用，左手定則，閉合電路歐姆定律在科研領(lǐng)域的滲透與簡單應(yīng)用。