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
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.精英家教网
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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
 
(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) 3.0 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
根据表中数据在表格中画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为
 
×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
 
(填“a”或“b”),S2掷向
 
(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
 
 
(填器件代号)之间.
(1)利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图a所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热线P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO′=h(h>L).
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①将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O′C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=
 

②在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cosθ为横坐标,得到如图b所示图象.则当θ=30°时,s为
 
m;若悬线长L=1.0m,悬点到木板间的距离OO′为
 
m.
(2)某学校实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管.已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ω?m.课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度.他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器(千分尺)、导线和学生电源等.
①他们使用多用电表粗测金属丝的电阻,操作过程分以下三个步骤:(请填写第II步操作)
Ⅱ.
 

Ⅲ.把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,多用表的示数如图c所示.
②根据多用电表示数,为了减少实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,应从图d的A、B、C、D四个电路中选择
 
电路来测量金属丝电阻;
③他们使用千分尺测量金属丝的直径,示数如图e所示,金属丝的直径为
 
mm;
④根据多用电表测得的金属丝电阻值,可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为
 
m.(结果保留两位有效数字)
⑤用电流表和电压表测量金属丝的电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差.按如图f所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差.利用该电路进行实验的主要操作步骤是:
第一步:先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(在不超过量程的情况下),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1
第二步:保持两滑动变阻器滑动头位置不变,将单刀双掷开头S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2
请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=
 
 0  24680  24688  24694  24698  24704  24706  24710  24716  24718  24724  24730  24734  24736  24740  24746  24748  24754  24758  24760  24764  24766  24770  24772  24774  24775  24776  24778  24779  24780  24782  24784  24788  24790  24794  24796  24800  24806  24808  24814  24818  24820  24824  24830  24836  24838  24844  24848  24850  24856  24860  24866  24874  176998 

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