专题十七电学创新试验12013高考山东理综第21题霍尔.doc

专题十七、电学创新实验 1（2013高考山东理综第21（2）题）（2）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UH，这个现象称为霍尔效应，UH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UH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，测量相应的UH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UH—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。 ①M ②如图所示。 1.5 ③b c S1 E 解析：①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与端通过导线相连。②由可知UH---I图线的斜率等于KB/d，由UH---I图线可求得图线的斜率等于0.38，由KB/d=0.38可得：霍尔系数③为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向“b”, S2掷向 “c”。 为了保证测量安全，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之间。 答案：①连线如图。 ②（i）1.40 0.23（ⅱ）绘出IX-UX图线如图所示。（iii）非线性 解析：电压表V1示数U1=1.4V，内阻为RV=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I=U1/RV=0.23A。根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出IX-UX图线如图所示。由IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与UX成非线性关系。 3.（17分） （2013高考四川理综第8题）（1）（6分）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。 　　实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。 　　实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。 　　此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”) 8．(1)减小 增大 控制变量法。 （2013全国新课标理综1第23题）某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有: 多用电表； 电压表:里程5V，内阻十儿千欧; 滑动变阻器：最大阻值5kΩ 导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡，再将红表笔和黑表笔 ，调零点 (2)将图((a)中多用电表的红表笔和 （填“1”或“2）端相连，黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 kΩ和 V 。 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为 kΩ。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为 9.00 V，电阻“×lk”挡内部电路的总电阻为 15.0 kΩ。 【命题意图】本题考查等基础