据报道，我国最近实施的“双星”计划发射的卫星中放置一种磁强计，用于完成测定地磁场的磁感应强度等研究项目.磁强计的原理如图15所示，电路中有一段金属导体，它的横截面积是宽为a，高为b的长方形，使磁场沿z轴正方向穿过导体，导体中通有沿y轴正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子为n，电子电量为e。金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动。

   （1）金属导体前后两个侧面（x=a为前侧面，x=0为后侧面）哪个电势较高？

   （2）在实现上述稳定状态之后，如果再进一步测出该金属导体前后两个侧面间的电势差为U，若通过导体内的磁场可以认为是匀强的，则由此求出磁感应强度B的大小为多少？

1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个电势差称为霍尔电势差。

（1）如图15甲所示，某长方体导体abcda′b′c′d′的高度为h、宽度为l，其中的载流子为自由电子，其电荷量为e，处在与ab b′a′面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B₀。在导体中通有垂直于bcc′b′面的电流，若测得通过导体的恒定电流为I，横向霍尔电势差为U_H，求此导体中载流子定向移动的速度大小。

（2）对于某种确定的导体材料，其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值，人们将H=定义为该导体材料的霍尔系数。利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头，有些探头的体积很小，其正对横截面（相当于图14甲中的ab b′a′面）的面积可以在0.1cm²以下，因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度。如图15乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中的探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I，又可以监测出探头所产生的霍尔电势差U_H，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小，且显示在仪器的显示窗内。

试推导出所测位置磁感应强度大小的表达式（用物理量U_H、H、I、l表示）。

（3）若某材料的电阻率为，霍尔系数为H，图中的磁感应强度大小为B，试推导出霍尔电场的场强与引起电流的外加电场的场强比值的表达式。

（17分）

（1）（8分）像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间（从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间）.现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=5.0×10^－2s和t₂=2.0×10^－2s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d，如图丙所示.

①由图丙读出滑块的宽度d=           mm；

②滑块通过光电门1的瞬时速度v₁的表达式为        ，滑动通过光电门2的速度v₂的表达式为        （用字母d、t₁、t₂表示）；

③若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速为g，为完成测量，除了研究v₁、v₂和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是                                           

                                         （说明各物理量的意义及字母）；

④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式                  （用字母表示）。

（2）（9分）有一根很细的均匀空心金属管，管长约50cm、电阻约为15，现需测定它的内径d，但因其内径较小，无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为。实验室中可以提供下列器材：

A．毫米刻度尺；

B．螺旋测微器；

C．电流表（量程300mA，内阻约1）；

D．电流表（量程3A，内阻约0.1）；

E．电压表（量程3V，内阻约6k）：

F．滑动变阻器（最大阻值lk，额定电流0.5A）；

G．滑动变阻器（最大阻值5，额定电流2A）；

H．蓄电池（电动势6V，内阻0.05）；

J．开关一个及带夹子的导线若干。

请设计一个实验方案，要求实验误差尽可能小，并能测出多组数据，便于调节。回答下列问题：

①实验中应测物理量的名称及符号是                                                                                          ；

②电流表应选择        ，滑动变阻器应选择        ；（填字母代号）

③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中；

④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为=           。

（17分）

（1）（8分）像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间（从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间）.现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=5.0×10^－2s和t₂=2.0×10^－2s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d，如图丙所示.

①由图丙读出滑块的宽度d=            mm；

②滑块通过光电门1的瞬时速度v₁的表达式为         ，滑动通过光电门2的速度v₂的表达式为         （用字母d、t₁、t₂表示）；

③若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速为g，为完成测量，除了研究v₁、v₂和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是                                           

                                          （说明各物理量的意义及字母）；

④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式                   （用字母表示）。

（2）（9分）有一根很细的均匀空心金属管，管长约50cm、电阻约为15，现需测定它的内径d，但因其内径较小，无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为。实验室中可以提供下列器材：

A．毫米刻度尺；

B．螺旋测微器；

C．电流表（量程300mA，内阻约1）；

D．电流表（量程3A，内阻约0.1）；

E．电压表（量程3V，内阻约6k）：

F．滑动变阻器（最大阻值lk，额定电流0.5A）；

G．滑动变阻器（最大阻值5，额定电流2A）；

H．蓄电池（电动势6V，内阻0.05）；

J．开关一个及带夹子的导线若干。

请设计一个实验方案，要求实验误差尽可能小，并能测出多组数据，便于调节。回答下列问题：

①实验中应测物理量的名称及符号是                                                                                           ；

②电流表应选择         ，滑动变阻器应选择         ；（填字母代号）

③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中；

④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为=            。

（1）像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间（从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间）.现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=5.0×10^－2s和t₂=2.0×10^－2s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d，如图丙所示.

①由图丙读出滑块的宽度d=            mm；

②滑块通过光电门1的瞬时速度v₁的表达式为         ，滑动通过光电门2的速度v₂的表达式为         （用字母d、t₁、t₂表示）；

③若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速为g，为完成测量，除了研究v₁、v₂和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是                                           

                                          （说明各物理量的意义及字母）；

④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式                   （用字母表示）。

（2）有一根很细的均匀空心金属管，管长约50cm、电阻约为15，现需测定它的内径d，但因其内径较小，无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为。实验室中可以提供下列器材：

A．毫米刻度尺；

B．螺旋测微器；

C．电流表（量程300mA，内阻约1）；

D．电流表（量程3A，内阻约0.1）；

E．电压表（量程3V，内阻约6k）：

F．滑动变阻器（最大阻值lk，额定电流0.5A）；

G．滑动变阻器（最大阻值5，额定电流2A）；

H．蓄电池（电动势6V，内阻0.05）；

J．开关一个及带夹子的导线若干。

请设计一个实验方案，要求实验误差尽可能小，并能测出多组数据，便于调节。回答下列问题：

①实验中应测物理量的名称及符号是                                                                                           ；

②电流表应选择         ，滑动变阻器应选择         ；（填字母代号）

③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中；

④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为=            。