高考物理真题分类解析专题17电学创新实验8页

高考物理分类解析
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专题十七、电学创新实验
1（高考山东理综第 21（2）题）（2）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。如图丙所示，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
，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丙所示，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。
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_______________×10-3VA-1T-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
该同学设计了如图丁所示的测量电路，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____________和__________(填器
d
IB
KU H =

件代号)之间。
答案：①M ②如图所示。 1.5 ③b c S1 E
解析：①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，
由左手定则，空穴所受洛伦兹力方向指向 M，M 侧电势高，
用电压表测量 UH时，应将电压表的“+”接线柱与 M端通过
导线相连。
②由 可知 UH---I图线的斜率等于 KB/d，由 UH---I图线可求得图线的斜率等于
0.38，由 KB/d=0.38可得：霍尔系数 K=1.5×10-3VA-1T-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”。 为了保证测量安全，
可以将一合适的定值电阻与电源串联连接在电路中。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之间。
2（高考福建理综第 19（2）题） (2)（12 分）硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一
电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，
正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表的 V1量程选用 3V，内阻
为 6.0kΩ；电压表 V2量程选用 15V，内阻约为 30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势 E约
为 12V，内阻不计。
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关 S，调节变阻器 R，读出电压表 V1、V2的示教 U1、U2。
(ⅰ)某次测量时，电压表 V1示数如图丙，则 U1= V．可算出通过硅光电池的反向电流
大小为 mA（保留两位小数）。
（ⅱ）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的 9组 U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端
d
IB
KU H =

反向电压 UX 和通过反向电流 IX（表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立 IX-UX坐标系，标
出了与表中前 5组 UX、IX数据对应的 5个坐标点。请你标出余下的 4个坐标点，并绘出 IX-UX
图线。
（ⅲ）由 IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与 UX成____（填“线性”或
“非线性”）关系。
答案：①连线如图。
②（i）1.40 0.23（ⅱ）绘出 IX-UX图线如图所示。（iii）非线性
解析：电压表 V1 示数 U1=1.4V，内阻为 RV=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为
I=U1/RV=0.23A。根据表中数据标出余下的 4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出 IX-UX图线如
图所示。由 IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与 UX成非线性关系。

3.（17分）
（高考四川理综第 8 题）（1）（6 分）...