1、考点57从原理迁移中突破电学实验例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1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UHk，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图1(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11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d0.40 mm，该同学保持磁感应强度B0.10 T不变，改变电流I
2、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图2中画出UHI图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_103 VmA1T1(保留2位有效数字).I(103 A)3.06.09.012.015.018.0UH(103 V)1.11.93.44.56.26.8图2(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3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
3、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3解析(1)根据左手定则，正电荷受力向左，因此“”接线柱应接M点；(2)画出图像，图像的斜率为，将B和d代入就可以求出k值为1.5；(3)将S1掷向b，S2掷向c，电流恰好反向；应将该电阻接入公共部分，即在S1与S2之间，因此可以在S1与E之间也可以在E与S2之间答案(1)M(1分)(2)如图所示(3分)15(1.41.6)(1分)(3)b(1分)c(1分)S1(或S2)(1分)E(1分)(2015福建19(2)(9分)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内
4、阻，实验原理图如图4甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表，为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0 的定值电阻图4已知灵敏电流计的满偏电流Ig100 A、内阻rg2.0 k，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只_ (保留一位小数)的定值电阻R1；根据如图4甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整的电路；某次实验的数据如下表所示：测量次数12345678电压表读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表读数I/mA20406080100120140160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度
5、的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r_ (保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是_该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是_(填选项前的字母)A电压表内阻的影响B滑动变阻器的最大阻值偏小CR1的实际阻值比计算值偏小DR0的实际阻值比标称值偏大答案1.0见解析图(其他正确连接同样给分)1.66充分利用已测得的数据CD解析由电流表的改装知识可知，R1 1.0 .如下图根
6、据闭合电路欧姆定律结合逐差法可知r1R0，r2R0，r3R0，r4R0.故rR04.0 1.66 .逐差法在计算中体现的主要优点是：充分利用已测得的数据根据题意可知，内阻的测量值为r测R0，因此，电压表的内阻、滑动变阻器的阻值对测量结果无影响若R1的实际值比计算值偏小，则改装后的电流表示数偏小，导致内阻测量值偏大根据内阻测量值的表达式可知，R0的实际值比标称值偏大，也会导致内阻测量值偏大故选C、D.强化练习1实际电流表有内阻，测量电流表G1内阻r1的电路如图1所示图1供选择的仪器如下：待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )电流表G2(010 mA，内阻约100 )定值电阻R1(300 )
7、定值电阻R2(10 )滑动变阻器R3(01 000 )滑动变阻器R4(020 )干电池(1.5 V)电键S及导线若干(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(在空格内填写序号)(2)对照电路图用笔连线连接如图2所示实物图图2(3)补全实验步骤：按如图1所示电路图连接电路，将滑动变阻器的触头移至最_(填“左端”或“右端”)；闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1和G2的读数I1和I2；多次移动滑动触头，记录G1和G2的读数I1和I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图3所示图3(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_答案(1)(2)见解析图(3)左
8、端(4)r1(k1)R1解析(1)因电流表G1的内阻约为300 ，故定值电阻选择R1；为调节方便滑动变阻器选择R4.(2)根据电路图连接实物如图所示：(3)为保护测量电路，闭合开关时，测量电路应处于短路状态，故滑片移至最左端(4)由电路图知I2I1，可得图像的斜率k1，解得r1(k1)R1.2现有一刻度盘总共有N小格、且刻度均匀，量程未准确确定的电压表V1，已知其量程在13 16 V之间，内阻r1150 k.为测定其准确量程U1，实验室提供了如下表所列的器材，要求方法简捷，尽可能减少误差，并能测出多组数据.器材(代号)规格标准电压表V2量程3 V，内阻r230 k电流表A量程3 A，内阻r30
9、.01 滑动变阻器R总阻值1 k稳压电源E20 V，内阻很小开关S、导线若干(1)某同学设计了如图4所示的甲、乙、丙三种电路图图4你认为选择_电路图测量效果最好(填“甲”、“乙”或“丙”)(2)根据测量效果最好的那个电路图，将如图5所示有关器材连接成测量电路图5(3)若选择测量数据中的一组来计算V1的量程U1，则所用的表达式U1_，式中各符号表示的物理量是：_.答案(1)乙(2)见解析图(3)U2N：V1的总格数，N1：V1的读出格数，U2：V2的读数，r1：V1表内阻，r2：V2表内阻解析(1)由于待测电压表的满偏电流与标准电压表的满偏电流接近，大约是0.1 mA，所以可将两电压表串联使用，由于滑动变阻器的全电阻远小于电压表内阻，所以滑动变阻器应用分压式接法，所以选择乙电路图进行测量(2)根据图乙所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示(3)待测电压表V1的指针偏转格数为N1，每格表示电压值为U，由欧姆定律可得：所以电压表V1的量程为U1NU联立解得U1U2其中r1150 k，r230 k，U2为某次测量时标准电压表V2的读数，N1为某次测量时待测电压表V1的指针偏转格数版权所有：高考资源网()
