Question

【題目】霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展．如圖12所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH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(shù)．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)．

(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“＋”接線柱與______(選填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線連接．

(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10 T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表表示.

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

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中的坐標(biāo)紙上畫出UH－I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為____________×10－3 V·m·A－1·T－1(保留2位有效數(shù)字)．

(3)該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路．S1、S2均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫出)．為使電流自Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向______(選填“a”或“b”)，S2擲向______(選填“c”或“d”)．為了保證測(cè)量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測(cè)量電路，將一合適的定值電阻串接在電路中．在保持其他連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串接在相鄰器件________和________(填器件代號(hào))之間．

Answer 1

【答案】 (1)M (2)見解析圖 1.5(1.4～1.6均可) (3)b； c S1 E(或E　S2)

【解析】（1）根據(jù)左手定則得，正電荷向M端偏轉(zhuǎn)，所以應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與M端通過導(dǎo)線相連．

（2）UH-I圖線如圖所示．

根據(jù)知，圖線的斜率為，解得霍爾系數(shù)為：k=1.5×10-3VmA-1T-1．
（3）為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向b，S2擲向c，為了保護(hù)電路，定值電阻應(yīng)串聯(lián)在S1，E（或S2，E）之間．