Question

霍尔效应是电磁现象之一，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。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流强度为I的电流，同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场，则在M、N间出现大小为U_H的电压，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足，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甲所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与_____（选填“M”或“N”）端通过导线相连。

（2）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乙所示的测量电路，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_________（选填“a”或“b”），S₂掷向_______（选填“c”或“d”）。

（3）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U_H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

根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U_H-I图线，请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）。

Answer

（1）M；（2）b，c；（3）如图，1.5（1.4、1.6均给分）

【解析】

试题分析：（1）正电荷从P运动到Q，磁场方向竖直向下，根据左手定则，可得正电荷向M偏转，故电压表正极接M

（2）为使电流从Q端流入，P端流出，即Q端应和电源正极相连，所以接b，接c

（3）图像如图所示

根据可得，所以图像的斜率，代入数据可得

考点：测定该半导体薄片的霍尔系数

【名师点睛】（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