1、1专题 35 电学创新实验1. （2018 云南建水四校联考）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 ，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_(填“ M”或“ N”)端通过导线相连(2)已知薄片厚度
2、d0.40 mm，该同学保持磁感应强度 B0.10 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_103 VmA1 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，S 1，S 2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”)，S 2掷向_(填“ c”或“ d”)为了保证测量安全，该同
3、学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电2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_(填器件代号)之间 4（2018 洛阳联考）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个 直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为 60mA 的电流表，滑动变阻器，导线若干。实验时，将多用电表调至“1”挡，调好零点；滑动变阻器置于适当数值。完成下列填空：（1）实验电路如图（a）所示，其中多用电表的红表笔和_（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端；（2）若适当调
4、节滑动变阻器后，图（a）中多用电表与电流表的示数分别如图（b），（c）所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为_mA；（3）调节滑动变阻器的滑片，使用电流表满偏，此时多用电表的读数为 10.5；（4）计算得到多用电表内电池的电动势为_V，电阻“1”挡内部电路的总电阻为_；（保留 3 位有效数字） （5）将图（a）中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA。（保留 3 位有效数字）【参考答案】 （1） 2 （2 分）（2） 15.0 （15 也给分） 51.0 （1 分/空，共 2 分）3（4） 1.53 15.0 （2 分/空，共 4 分）（5） 102 （2 分）【名师解析】解
5、法二：多用电表内阻等于中值电阻，由图（b），电阻“1”挡内部电路的总电阻为 R 内 =15.0；多用电表内电池 的电动势 ；两表笔短接时，流过多用电表的电流为 。解法三：由图（b），多用电表半偏时流过电表的电流为 51.0mA，故满偏时流过电表的电流为 Im=102mA，多用电表内电池的电动势 。5.（9 分）某物理小组欲利用如图所示的电路同时测量一只有 30 格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为 18.0VU，内阻不计）、电阻箱 R（最大阻值 9 999.9 ）、单刀双掷开关一个、导线若干。 6（9 分）超高亮 LED
6、 灯与传统的照明灯相比，有寿命长、低耗、彩色鲜艳、点亮速度快等特点。被广泛地应用于商场照明、舞台灯光控制、汽车尾灯等诸多领域。为探究 LED 灯的性能，某兴趣小组想描绘某发光二极管（LED 灯）的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压 U 和通过它的电流 I 的数据如下表所示。序号 U/（V） I/（mA）1 0.00 0.002 2.56 0.303 2.83 2.604 2.90 8.215 3.00 30.24（1）实验应该选择的电路图为 ；并根据你选择的电路图，用笔画线代替导线将实物图 1 中的连线补充完整。4图 1 图 2（ 2） 根 据 实 验 得 到 的 数 据 ， 在 如 图 2
7、所 示 的 坐 标 纸 上 描 绘 出 该 发 光 二 极 管 （ LED 灯 ） 的 伏 安 特 性 曲 线 ；（3）采用（1）中所选的电路，发光二极管（LED 灯）电阻的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。（4）若实验中该发光二极管（LED 灯）最佳工作电流为 8 mA，现将此发光二极管（LED 灯）与电动势为 3 V、内阻不计的电源两端相接，还需要串联一个阻值 R=_ 的电阻，才能使它工作在最佳状态。（结果保留两位有效数字）【参考答案】（9 分）（1）C（1 分） 如图所示（2 分）（2）根据表中数据描绘出该发光二极管（LED 灯）的伏安特性曲线（2 分）5（3）大于（2 分
8、） （4）15（2 分）【名师解析】（1）根据题中表格数据可知，发光二极管（LED 灯）的电阻较大，电流表采用内接法，选 C项；实物连接如图：（2）根据表中数据描绘出该发光二极管（LED 灯）的伏安特性曲线。7.(2017益阳检测)在如图 9 甲所示的电路中，4 节干电池串联，小灯泡 A、B 的规格为“3.8 V，0.3 A ”。合上开关 S 后，无论怎样移动滑动片，A、B 灯都不亮。6图 9(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。选择开关置于下列量程的_挡较为合适(用字母序号表示)；A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V测得 c、 d 间电压约为 5.8 V， e、 f 间
9、电压为 0，则故障是_。A.A 灯丝断开 B.B 灯丝断开C.d、 e 间连线断开 D.B 灯被短路(2)接着练习使用欧姆表的“1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，测试前，一定要将电路中的开关 S_；测 c、 d 间和 e、 f 间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为_，此时测量的是_间电阻。根据小灯泡的规格计算出的电阻为_ _。【名师解析】 (1)由于 4 节干电池串联后电动势为 6 V，电压表量程应选 10 V，选项 B 正确。灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接 c、 d 端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表， c、 d 间以外其他部分电路接通，电压表接 e、 f 时无示数，说明 c、 d 间灯泡断路，选项 A 正确。
