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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....

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PQ间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在MN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UHk,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______(MN”)端通过导线相连.

(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,记录数据如下表所示.根据表中数据在图2中画出UHI图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为______×103V·m·A1·T1(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3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________(ab”),S2掷向________(cd”).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)M (2) 1.5(1.4~1.6) (3)bc, S1(或S2), E 【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=1.5×10-3V•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(或S2,E)之间.    
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