Question

（1）圖甲為一游標卡尺的結構示意圖，當測量一鋼筆帽的內徑時，應該用游標卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數如圖乙所示，該鋼筆帽的內徑為________mm。

（2）霍爾效應是電磁基本現象之一，近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展。如圖丙所示，在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，在M、N間出現電壓U_H，這個現象稱為霍爾效應，U_H稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數。

①若該半導體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導電，電流與磁場方向如圖丙所示，該同學用電壓表測量U_H時，應將電壓表的“+”接線柱與_________（填“M”或“N”）端通過導線相連。
②已知薄片厚度d=0.40mm，該同學保持磁感應強度B=0.10T不變，改變電流I的大小，測量相應的U_H值，記錄數據如下表所示。
 
根據表中數據在給定區域內（見答題卡）畫出U_H—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數為_______________（保留2位有效數字）。
③該同學查閱資料發現，使半導體薄片中的電流反向再次測量，取兩個方向測量的平均值，可以減小霍爾系數的測量誤差，為此該同學設計了如圖丁所示的測量電路，S₁、S₂均為單刀雙擲開關，虛線框內為半導體薄片（未畫出）。為使電流從Q端流入，P端流出，應將S₁擲向_______（填“a”或“b”），S₂擲向_______（填“c”或“d”）。

為了保證測量安全，該同學改進了測量電路，將一合適的定值電阻串聯在電路中。在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應串聯在相鄰器件____________和__________(填器件代號)之間。

Answer 1

（1）A  11.30（11.25或11.35均算正確）  （2）①M ②1.5（1.4或1.6均算正確）  ③b，c，，E（或，E）

（1）測內經，應選游標卡尺的內測量腳，故選填A；B用來測外徑，C用于測深度。
游標卡尺的主尺讀數為11mm，游標尺的讀數為60.05mm=0.30mm,故鋼筆帽的內徑為11.30mm。
（2）①由于導電空穴為帶正電的粒子，由電流方向和磁場方向結合左手定則可判斷出正粒子向M板偏轉，故M板的電勢高，電壓表的“+”接線柱應與M端連接。
②根據表格數據，在坐標紙上描點、連線，注意使圖線盡可能多的穿過坐標點，不在線上的點均勻分布在線的兩側，誤差較大的點予以舍去。（如右圖所示）。

由題意知，即圖線的斜率表示，將已知數據代入可求得。
③外電路中，電流由電源正極流出，經用電器流入電源負極，故接b，接c時，電流自Q端流入P端流出；為了避免開關接錯位置導致電源短路而被燒壞，應在開關（或）和電源E之間串聯一保護電阻。
【考點定位】游標卡尺的結構與讀數，電壓表的使用，左手定則，閉合電路歐姆定律在科研領域的滲透與簡單應用。