题目内容

19．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UH=K$\frac{IB}{d}$，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1所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与M（填“M”或“N”）端通过导线相连．
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示．
I（×10-3A）3.06.09.012.015.018.0
UH（×10-3V）1.11.93.44.56.26.8
根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出UH-I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为1.5×10-3V•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2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b（填“a”或“b”），S2掷向c（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S1和E（填器件代号）之间．

分析 ①根据左手定则判断出正电荷所受洛伦兹力的方向，从而确定出偏转的俄方向，得出电势的高低．
②根据表格中的数据作出UH-I图线，根据图线的斜率，结合表达式求出霍尔系数．
③根据电流的流向确定单刀双掷开关的掷向位置．

解答 解：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
②UH-I图线如图所示．

根据UH=k$\frac{IB}{d}$ 知，图线的斜率为k$\frac{B}{d}$=k$\frac{0.1}{0.4×1{0}^{-3}}$=0.375，
解得霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-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之间．
故答案为：①M；②如上图所示，1.5（1.4或1.6）；③b，c；S1，E．

点评 解决本题的关键知道霍尔效应的原理，并能灵活运用．掌握描点作图的方法．

练习册系列答案
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9．如图所示，A、B是两个等量异种点电荷，C、D是A、B连线的中垂线上且与连线距离相等的两点，则（　　）
A．沿直线从C到D，各点电势都相等，场强都相同
B．沿直线从C到D，场强先增大后减小，电势先升高后降低
C．沿直线从C到D，场强先增大后减小，各点的电势都相等
D．沿直线从A到B，场强先减小后增大，电势先升高后降低
10．（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹．为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上ACD．
A．调节斜槽末端保持水平       
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）．已知小方格纸的边长L=2.5cm．g取10m/s2．请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：
（1）根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v0=1.0m/s．
（2）小球运动到b点的速度是1.25m/s．
（3）从抛出点到b点所经历的时间是0.075s．
7．一平直木板C静止在光滑的水平面上，今有两小物块A和B分别以2v0和v0的初速度沿同一直线从长木板C两端相向水平地滑上长木板，如图所示．设物块A、B与长木板C间的动摩擦因数为μ，A、B、C三者质量相等．
（1）若A、B两物块不发生碰撞，则由开始滑上C到A、B都静止在C上为止，B通过的总路程为多少？
（2）为使A、B两物块不发生碰撞，长木板C至少多长？
14．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量验证机械能守恒定律
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中没有必要进行或者操作不当的步骤是BCD．（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g=9.80m/s2．测得所用重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图2所示．经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm．根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度vB=4.00m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了8.43J，动能增加了8.00J（保留3位有效数字）．并可得出的结论是在误差允许范围内，重锤自由下落机械能守恒．
4．如图所示，ab=25cm，ad=20cm，匝数为100匝的矩形线圈．线圈总电阻 r=1Ω 外电路电阻R=9Ω．磁感应强度B=0.4T．线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以角速度100rad/s匀速转动．求：
（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式．
（2）电压表的读数
（3）当从该位置转过60°时，通过R上瞬时电功率是多少？
11．在水平地面上M点的正上方80m处，将S1球以初速度v1=30m/s水平向右抛出，同时在M点右方地面上N点处，将S2球以初速度v2斜向左上方抛出，两球恰在M、N连线的中点正上方相遇，且S2球的速度变化量为20m/s，不计空气阻力，g=10m/s2，则两球从抛出到相遇过程中，下列说法错误的是（　　）
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8．如图是蹦床运动员落在弹簧床面的示意图，忽略空气阻力，下面说法正确的是（　　） 
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9．如图所示，倾角为θ足够长的光滑斜面下端固定一挡板，质量均为m的两物块用轻质弹簧连接静止在光滑斜面上，现用平行斜面向上的恒力F作用在物块A上，使A开始向上运动，下列说法正确的是（　　）
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B．若F=2mgsinθ，物块B一定能离开挡板
C．若F＞2mgsinθ，弹簧第一次到达最长时，B的加速度一定大于A的加速度
D．若F＞2mgsinθ，拉力F做的功总等于A机械能的增量与弹簧弹性势能增量之和

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