Question

【题目】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12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为霍尔电压，且满足UH＝k，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所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“＋”接线柱与______(选填“M”或“N”)端通过导线连接．

(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表表示.

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

根据表中数据在图中的坐标纸上画出UH－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为____________×10－3 V·m·A－1·T－1(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)．为使电流自Q端流入，P端流出，应将S1掷向______(选填“a”或“b”)，S2掷向______(选填“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接在电路中．在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间．

Answer 1

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

【解析】（1）根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连．

（2）UH-I图线如图所示．

根据知，图线的斜率为，解得霍尔系数为：k=1.5×10-3VmA-1T-1．
（3）为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，S2掷向c，为了保护电路，定值电阻应串联在S1，E（或S2，E）之间．