Question

霍爾效應是電磁基本現(xiàn)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。如圖丙所示，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(xiàn)電壓UH，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)。

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

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丙所示，該同學用電壓表測量U_H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=0.40mm，該同學保持磁感應強度B=0.10T不變，改變電流I的大小，測量相應的U_H值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)（見答題卡）畫出U_H—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為____________×10^-3 V（保留2位有效數(shù)字）。   
③ 該同學查閱資料發(fā)現(xiàn)，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(shù)的測量誤差，為此該同學設計了如圖丁所示的測量電路，S₁、S₂均為單刀雙擲開關，虛線框內(nèi)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(lián)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(lián)在相鄰器件____________和__________（填器件代號）之間。

Answer 1

①M ②如圖所示，1.5（1.4或1.6） ③b，c；S₁，E

試題分析：①根據(jù)左手定律，正電荷受力向左，因此“+”接線柱應接M點；②畫出圖象見答案，圖象的斜率為，將B和d代入就可以求出K值；為“1.5”； ③將 S1擲向“b”, S2擲向“d”，電流恰好反向，應將該電阻接入公共部分，即在S1與S2之間，因此可以在S1與E之間也可以在E與S2之問。