Question

霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压U_H，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。

②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量

I(×10－3 A)	3.0	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0
UH(×10－3 V)	1.1	1.9	3.4	4.5	6.2	6.8

相应的U_H值，记录数据如下表所示。

根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U_H—I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________（保留2位有效数字）。

③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S₁、S₂均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S₁掷向_______（填“a”或“b”）, S₂掷向_______（填“c”或“d”）。

为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。

　　　　　　　　　　　　 图丁

Answer 1

M

如右图所示，1.5（1.4或1.6）

b，c；S₁，E

【KS5U解析】（1）由游标卡尺的结构原理可知测内经，应选游标卡尺的内测量脚，故选填A；游标卡尺的主尺读数为11mm，游标尺的读数为50.05mm=0.25mm,故钢笔帽的内径为11.25mm。

（2）①由于导电空穴为带正电的粒子，由电流方向和磁场方向结合左手定则可判断出正粒子向M板偏转，故M板的电势高，电压表的“+”接线柱应与M端连接。

②根据表格数据，在坐标纸上描点、连线，注意使图线尽可能多的穿过坐标点，不在线上的点均匀分布在线的两侧，误差较大的点予以舍去。（作图暂略）。

由题意知，即图线的斜率表示，将已知数据代入可求得。

③外电路中，电流由电源正极流出，经用电器流入电源负极，故接b，接c时，电流自Q端流入P端流出；为了避免开关接错位置导致电源短路而被烧坏，应在开关和电源E之间串联一保护电阻。