Question

【題目】霍爾效應是電磁基本現象之一，近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展．如圖1所示，在一矩形半導體薄片的P，Q間通入電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，在M，N間出現電壓UH，這個現象稱為霍爾效應，UH稱為霍爾電壓，且滿足UH＝k，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數．某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數．

(1)若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電，電流與磁場方向如圖1所示，該同學用電壓表測量UH時，應將電壓表的“＋”接線柱與______(填“M”或“N”)端通過導線相連．

(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，該同學保持磁感應強度B＝0.10 T不變，改變電流I的大小，測量相應的UH值，記錄數據如下表所示．根據表中數據在圖2中畫出UH—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數為______×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效數字).

(3)該同學查閱資料發現，使半導體薄片中的電流反向再次測量，取兩個方向測量的平均值，可以減小霍爾系數的測量誤差，為此該同學設計了如圖3所示的測量電路，S1，S2均為單刀雙擲開關，虛線框內為半導體薄片(未畫出)．為使電流從Q端流入，P端流出，應將S1擲向________(填“a”或“b”)，S2擲向________(填“c”或“d”)．為了保證測量安全，該同學改進了測量電路，將一合適的定值電阻串聯在電路中．在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應串聯在相鄰器件________和________(填器件代號)之間．

Answer 1

【答案】（1）M （2） 1.5(1.4～1.6) （3）bc， S1(或S2)， E

【解析】

（1）根據左手定則得，正電荷向M端偏轉，所以應將電壓表的“+”接線柱與M端通過導線相連．

（2）UH-I圖線如圖所示．

根據知，圖線的斜率為，解得霍爾系數為：k=1.5×10-3VmA-1T-1．
（3）為使電流從Q端流入，P端流出，應將S1擲向b，S2擲向c，為了保護電路，定值電阻應串聯在S1，E（或S2，E）之間．