2020版高考物理二轮复习第2部分专项2活用4大策略破解实验题策略4创新型实验__活用原理巧妙迁移教案3页

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创新型实验——活用原理巧妙迁移
近几年全国卷实验题的第二题，往往注重考查实验原理的迁移、测量方法的迁移、数据
处理方法的迁移，试题新颖、区分度高。但试题依然是以实验基础为依据，如计算形式的实
验题、电学中实验电路的设计等都是根据考生学过的实验方法、原理等来命制的，做题时一
定要审清题意，明确实验目的，应用相关实验原理联想和迁移。
[例 4]　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
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，记录数据如下表所示。
I/(×10－3 A) 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
根据表中数据画出 UH­I 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(保留两位有效数字)。
(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)

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之间。
[解题指导]　(1)根据左手定则可判断带正电粒子向 M端偏转，故应将电压表的“＋”接
线柱与 M端连接。
(2)作出 UH­I图线如图所示。由 UH＝k
IB
d
得 k＝
UHd
IB
，从直线上选取一点，读出其坐标值，
再将题目中给出的 B、d的值代入，可计算出 k＝1.5×10－3 V·m·A－1·T－1。
(3)S1掷向 b，S2掷向 c。加入定值电阻的目的是为了防止两个开关同时掷向 a、c或 b、
d而将电源短路，故应将定值电阻串接在相邻器件 E和 S1或 E和 S2之间。
[答案]　(1)M　(2)1.5(1.4或 1.6)　(3)b，c；S1，E(或 E，S2)
策略点评：本题属于电学创新题，但是情境大家都熟悉，本题巧妙地将闭合电路欧
姆定律与带电粒子在复合场中的运动等知识点融合，考查学生的迁移能力，备考时遇到创新
实验不要慌乱，因为所有的创新实验都是立足教材和《考试大纲》的，对比教材和《考试大
纲》，同学们总能从中找到相似的内容，以这些内容为突破口，静心思考，都能找到解决问题
的方法。
[链接高考]
4．(2018·全国卷Ⅱ·T23)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。
跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木
块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继
续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在表中给出，
其中 f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量 m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
滑动摩擦力 f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93

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(a)
(b)　　　　　　　　(c)
回答下列问题：
(1)f4＝________N；
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出 f­m图线；
(3)f与 m、木块质量 M、木板与木块之间的动摩擦因数 μ及重力加速度大小 g之间的关
系式为 f＝________，f­m图线(直线)的斜率的表达式为 k＝________；
(4)取 g＝9.80 m/s2，由绘出的 f­m图线求得μ＝________。(保留 2位有效数字)
[解析...