作业帮电路问题
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/15 10:33:27
老师，我要高考了，能不能帮忙总结一下物理实验电路题
解题思路： 从高中物理电学部分的实验内容去归纳整理，电路实验主要内容有器材的选择、电路的设计、相关物理量的求解。
解题过程：
电学实验与创新 一、多用电表的使用
例1
(2013·新课标Ⅰ·23)某学生实验小组利用图1所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有： 
图1 多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；导线若干． 回答下列问题： (1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点． (2)将图1中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端． (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图2所示，这时电压表的示数如图3所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V. 
图2 图3 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________ kΩ. (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图4所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为______ kΩ. 
图4 解析 (4)当滑动变阻器调到阻值为零时，多用电表的示数为电压表的内阻． (5)设多用电表内电池的电动势为E，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为R，则由闭合电路欧姆定律及两组数据得： E＝R＋4.00 V，E＝·[(15.0－12.0) kΩ＋R]＋3.60 V 联立两式解得R＝15.0 kΩ，E＝9.00 V. 答案 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0 
以题说法
1.欧姆表的原理 (1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”． (2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀． 2．欧姆表使用六注意 (1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡． 
(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时，选择倍率为×100 Ω挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图5所示，该电阻的阻值约为________Ω； 
图5 (2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 ( ) A．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果 B．测量阻值不同的电阻时，都必须重新欧姆调零 C．测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电源断开 D．欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变 (3)用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指针偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明________(填“a”或“b”)端是二极管正极． 答案 (1)1 700 (2)AC (3)a 解析 (1)欧姆表的测量值是指针读数与倍率的乘积，为17×100 Ω＝1 700 Ω. (2)欧姆表测电阻时，红、黑表笔插错不会影响测量结果，A正确；测不同的电阻时，只要没更换倍率，不需重新欧姆调零，B错误；测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开，C正确；表中的电池电动势变小、内阻变大后，会影响测量结果，D错误． (3)二极管具有单向导电性，欧姆表的红表笔接的是表内电池的负极，接b端时，指针偏转角度大，二极管电阻小，说明b端是二极管的负极，a端是其正极． 二、以测电阻为核心的电学实验 例2 (2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值． (1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图6中的________(选填“甲”或“乙”)． 
图6 (2)图7是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线． 
图7 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图8所示，可得该电阻的测量值Rx＝＝________Ω(保留两位有效数字)． 
图8 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母) A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端的电压值 (5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是________． 
解析 (1)为了减小误差，应使电表读数为量程的～，电源电动势为4 V，故电压表选C.估算通过Rx的最大电流约为Im＝ A＝0.6 A，所以电流表应选B.因为＞，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小． (2) 
(3)电流表、电压表的读数分别为I＝0.50 A，U＝2.60 V，所以Rx＝ Ω＝5.2 Ω. (4)甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，选项B正确．乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故选项D正确． (5)Rx两端的电压U＝，其中R为滑动变阻器总阻值，L为滑动变阻器两端总长度，结合数学知识可知选项A正确． 答案 (1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D (5)A 以题说法 描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属丝的电阻率，其实验原理都涉及伏安法测电阻，这类实验要从以下两个方面攻克． 1．电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源． 2．电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装． (2)测量电路设计：若>，则应把电流表内接；若<，则应把电流表外接． (3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小． 
某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻Rt(常温下约8 kΩ)、温度计、电流表mA(量程1 mA，内阻约200 Ω)、电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)、电池组E(4.5 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、开关S、导线若干、烧杯和水． (1)根据提供器材的参数将图9甲所示的实物图中所缺的导线补接完整． 
图9 (2)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于________(填“a”或“b”)端． (3)利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的Rt－t图象如图10中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是________．(填选项前的字母，不定项选择) 
图10 A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小 C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法 (4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式I2R＝k(t－t0)(其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度)，电阻的温度稳定在某一值．若通过它的电流恒为50 mA，t0＝20°C，k＝0.25 W/°C，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在________°C. 答案 (1)连线如图所示 
(2)a (3)AC (4)48(46～50均可) 解析 (1)如果用限流法，待测电阻两端的电压将超出电压表的量程，故用分压法，因为待测电阻是大电阻，故用内接法． (2)开始时待测电阻两端的电压应当最小，故滑动触头应置于a端． (3)用电流表内接法测量的是待测电阻和电流表内阻的和，故测量值偏大，A正确；温度升高，热敏电阻的阻值变小，当与电流表电阻接近时，应改为电流表外接法，C正确． (4)将I＝50 mA、t0＝20°C、k＝0.25 W/°C代入I2R＝k(t－t0)中可得R＝0.1(t－20) kΩ，在Rt－t图中作出该直线，找到该直线与实测Rt－t曲线的交点，交点所对应的横坐标约为48°C，所以该电阻的温度稳定在48°C. 
三、以测电源的电动势为核心的电学实验 例3 (10分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，提供了如图11甲、乙、丙所示的三组器材． (1)请把能完成实验的器材都连成电路． 
图11 (2)某同学根据他的实验数据作出了如图12所示的图象，由此可知该同学选用的是______(填“甲”“乙”或“丙”)组器材进行实验．根据图象可得出电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(忽略电表内阻的影响，结果保留两位有效数字) 
图12 解析 (1)只要能取两组不同数值，列出闭合电路欧姆定律的表达式，未知量只有电动势和内阻就可以完成实验，甲图不满足要求，乙、丙两图满足要求．根据下面两幅电路图连接乙、丙的实物图． 
(2)丙图中的外电阻可以通过电阻箱读出来，所以选的一定是丙图．根据闭合电路欧姆定律有E＝IR＋Ir，整理可得R＝－r，可知图线与纵轴截距的绝对值是内阻，图线的斜率是电源的电动势． 答案 (1)如图所示(4分，乙、丙各2分，画了甲图则此问扣1分) 
(2)丙(2分) 1.4(1.3～1.5均可)(2分) 1.0(0.8～1.2均可)(2分) 以题说法 测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种： 1．伏安法——利用电压表和电流表，闭合电路方程为E＝U＋Ir，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出U－I图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻． 2．伏阻法——利用电压表和电阻箱．闭合电路方程为E＝U(1＋)．利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为＝·＋或U＝－r＋E，作－图象或U－图象，利用图线的截距和斜率求E和r. 3．安阻法——利用电流表和电阻箱．闭合电路方程为E＝I(R＋r)，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为＝·R＋，作－R图象，利用图线的截距和斜率求E和r. 
(2013·浙江·22)采用如图13所示的电路“测定电池的电动势和内阻”． 
图13 (1)除了选用图14照片中的部分器材外，________(填选项)； 
图14 A．还需要电压表 B．还需要电流表 C．还需要学生电源 D．不再需要其他器材 (2)测量所得数据如下： 测量次数 物理量 1 2 3 4 5 6 R/Ω 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 I/A 0.60 0.70 0.80 0.89 1.00 1.20 U/V 0.90 0.78 0.74 0.67 0.62 0.43 在图15中用作图法求得电池的内阻r＝________； 
图15 (3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________. 答案 (1)A (2)(0.75±0.10) Ω (3)0.22 Ω 解析 (1)除照片中的器材外，还需要电压表，故应选A. (2)作出U－I图象，如图所示，由图象斜率可求得电池的内阻r＝(0.75±0.10) Ω. 
(3)由U＝I(R＋RA)和第5组数据，得：电流表的内阻 RA＝－R＝(－0.4) Ω＝0.22 Ω. 14．从原理迁移中突破电学实验题 审题示例 (9分)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材： A．干电池 B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.1 Ω) C．灵敏电流计
(满偏电流Ig＝200 μA、内阻rg＝500 Ω) D．滑动变阻器(0～20 Ω、2.0 A) E．电阻箱R F．开关、导线若干 (1)由于没有电压表，要把灵敏电流计改装成量程为2 V的电压表，需串联一个阻值为________Ω的电阻． (2)改装后采用如图16甲所示电路进行测量，请在图乙上完成实物连线． 
图16 (3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至________(填“a端”、“中央”或“b端”)． (4)图17为该实验绘出的I1－I2图线(I1为灵敏电流计的示数，I2为电流表
的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω. 
图17 审题模板 
答题模板 (1)由2 V＝Ig(rg＋Rx)可得Rx＝9 500 Ω. (2)实物连线图如答案图所示． (3)在闭合开关S前，滑动变阻器应处于最大阻值处，滑片应移动至a端． (4)图线与纵轴的截距约为146 μA，对应着电源电动势E＝146×10－6×(9 500＋500) V＝1.46 V；电源内阻r＝＝ Ω＝ Ω＝0.82 Ω. 答案 (1)9 500(2分) (2)电路如图所示(2分) 
(3)a端(1分) (4)1.46(1.45～1.47)(2分) 0.82(0.80～0.84)(2分) 
如图18甲所示为某一型号二极管，其两端分别记为A和B.图乙为它的伏安特性曲线，其外表所标示的极性已看不清，为确定该二极管的极性，用多用电表的电阻挡进行测量． 
图18 (1)首先对多用电表进行机械调零，然后将红、黑表笔正确插入插孔后，选用×100挡进行测量，在测量前要进行的操作步骤为_________________________________________． (2)将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很大；调换表笔的连接后，表的指针偏转角度很小，由上述测量可知该二极管的正极为________(填“A”或“B”)端． (3)当给该二极管加上反向30 V电压时，用伏安法测量其电阻值，提供的器材有： ①直流40 V电源； ②电流表A1，量程0.6 A，内阻约10 Ω； ③电流表A2，量程50 μA，内阻约100 Ω； ④电压表V，量程为50 V，内阻约100 kΩ； ⑤滑动变阻器，总电阻100 Ω； ⑥开关、导线若干． 在提供的两块电流表中应选用________(填“②”或“③”)，在图19虚线框内画出实验电路图(二极管的符号已画在图中)． 
图19 答案 (1)将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处 (2)B (3)③ 电路图如图所示 
解析 (1)欧姆调零的具体步骤为：将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处． (2)二极管正向电阻很小，反向电阻极大，多用电表的电流方向是“红进黑出”，可知该二极管的正极为B端． (3)根据题图乙，当反向电压为30 V时，反向电流不超过50 μA，故电流表选③；二极管反向电阻极大，电流表应该采用内接法，为了多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法. 
(限时：45分钟 ) 1． (2013·福建·19(2))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1甲所示电路，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V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为 30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，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． 
图1 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的示数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反向电压Ux和通过的反向电流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，如图7所示．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U1/V 0.00 0.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U2/V 0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 Ux/V 0.0 －1.0 －2.0 －3.0 －4.0 －5.0 －6.0 －7.0 －8.0 Ix/mA 0.00 0.00 －0.01 －0.02 －0.04 －0.07 －0.12 －0.19 －0.29 
图2 (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连线如图所示 
②(ⅰ)1.40 0.23 (ⅱ)描点绘出Ix－Ux图线如图所示 
(ⅲ)非线性 2． (2013·广东·34(2))图3(a)是测量电阻Rx的原理图．学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm. 
图3 ①根据原理图连接图(b)的实物图． ②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0 V时，单位长度电阻丝的电压u＝________ V/cm，记录此时电流表A1的示数． ③保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I.测量6组L和I值，测量数据已在图(c)中标出，写出Rx与L、I、u的关系式Rx＝________；根据图(c)用作图法算出Rx＝________ Ω. 答案 ①见解析图 ②0.1 ③ 6.0 解析 ①实物图如图所示 
②由于电阻丝均匀，故单位长度电阻丝的电压u＝＝0.1 V/cm. ③设电阻丝每cm长的电阻为R，当合上S1、断开S2时，设此时流过电阻丝的电流为I′，有： I′·30.0R＝30.0u，当合上S1、S2时，I′·LR＝IRx 由上述两公式得：Rx＝.L－I图象如图所示，由图象知：L－I的斜率k＝60 cm/A，Rx＝ku＝6.0 Ω. 
3． 根据实际情况经常要进行电表的改装，下面是在一次电表的改装实验中遇到的问题：一直流电压表
，量程为1 V，内阻为1 000 Ω.现将一阻值在5 000 Ω～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给一直流电源(电动势E为6 V～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的定值电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线． (1)为达到上述目的，将图4中的图连成一个完整的实验电路图； 
图4 (2)连线完成后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V．由此可以计算出改装后电压表的量程为________ V，电源电动势为________ V. 答案 (1)如图所示 
(2)7 6.3 解析 (1)因为没有其他的测量工具，考虑将改装后的电压表和电源串联．根据闭合电路欧姆定律列式，有电源电动势和R1两个未知数，因此可通过改变串联电阻来改变电路中的电流． (2)两次测量分别根据闭合电路欧姆定律列式得，S2闭合时：E＝R1＋U1，S2断开时：E＝(R1＋R2)＋U2，联立解得电源电动势为6.3 V，R1的阻值为6 000 Ω，故改装后电压表的量程为(RV＋R1)＝7 V. 4. 为了较准确地测量一只微安表的内阻，采用图5甲所示实验电路图进行测量，实验室可供选择的器材如下： A．待测微安表(量程500 μA，内阻约300 Ω) B．电阻箱R(最大阻值999.9 Ω) C．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω) D．滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ) E．电源(电动势为2 V，内阻不计) F．保护电阻R0(阻值为120 Ω) (1)实验中滑动变阻器应选用________(填“C”或“D”)； (2)按照实验电路图在图乙所示的虚线框中完成实物图连接． 
图5 (3)实验步骤： 第一，先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调节电阻箱R的阻值为零； 第二，闭合开关S，将滑片缓慢左移，使微安表满偏； 第三，保持滑片不动，调节电阻箱R的电阻值使微安表的示数正好是满刻度的2/3，此时接入电路的电阻箱的示数如图6所示，阻值R为________Ω； 第四，根据以上实验可知微安表内阻的测量值RA为______Ω. 
图6 (4)若调节电阻箱的阻值为R′时，微安表的示数正好是满刻度的1/2，认为此时微安表内阻就等于R′.则此时微安表内阻的测量值R′与微安表的示数正好是满刻度的2/3时微安表内阻的测量值RA相比，更接近微安表内阻真实值的是________(填“R”或“RA”)． 答案 (1)C (2)实物图如图所示 
(3)145.5 291 (4)RA 解析 (1)由于滑动变阻器采用分压式接法，应选最大阻值较小的C. (3)如题图所示，电阻箱接入电路的阻值为R＝(100＋40＋5＋0.5) Ω＝145.5 Ω；设微安表的满偏电流为Ig，由于滑动变阻器滑片位置未动，两次加在电阻箱与微安表两端的电压相同，故有IgRA＝Ig(RA＋R)，解得RA＝291 Ω. (4)微安表读数为满偏值的三分之二时，微安表内阻的测量值更接近真实值． 5． (2013·山东·21(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7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，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． 
图7 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________(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/(×10－3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 UH/(×10－3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 根据表中数据在图8所示坐标纸上画出UH－I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2位有效数字)． 
图8 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9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________(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，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间． 
图9 答案 ①M ②见解析图 1.5(1.4或1.6) ③b，c S1，E(或S2，E) 解析 ①当带正电的粒子通过磁场时，根据左手定则可知，正粒子受到向左的洛伦兹力，正粒子向M侧汇聚，M电势高，电压表的“＋”接线柱应与M相连接． ②由测量数据在UH－I图象中描出连线，得到UH－I图线如图所示． 
该图线的斜率约为0.381. 即k≈0.381 所以k≈1.5×10－3 V·m·A－1·T－1 ③当S1接b、S2接c时，Q端接电源正极，P端接电源负极，电流从Q端流入．定值电阻接在S1和E之间或S2和E之间可防止电源短路．
解题过程：
电学实验与创新 一、多用电表的使用
例1 (2013·新课标Ⅰ·23)某学生实验小组利用图1所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有： 图1 多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；导线若干． 回答下列问题： (1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点． (2)将图1中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端． (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图2所示，这时电压表的示数如图3所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V. 图2 图3 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________ kΩ. (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图4所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为______ kΩ. 图4 解析 (4)当滑动变阻器调到阻值为零时，多用电表的示数为电压表的内阻． (5)设多用电表内电池的电动势为E，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为R，则由闭合电路欧姆定律及两组数据得： E＝R＋4.00 V，E＝·[(15.0－12.0) kΩ＋R]＋3.60 V 联立两式解得R＝15.0 kΩ，E＝9.00 V. 答案 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0 以题说法 1.欧姆表的原理 (1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”． (2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀． 2．欧姆表使用六注意 (1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡． (1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时，选择倍率为×100 Ω挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图5所示，该电阻的阻值约为________Ω； 图5 (2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 ( ) A．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果 B．测量阻值不同的电阻时，都必须重新欧姆调零 C．测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电源断开 D．欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变 (3)用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指针偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明________(填“a”或“b”)端是二极管正极． 答案 (1)1 700 (2)AC (3)a 解析 (1)欧姆表的测量值是指针读数与倍率的乘积，为17×100 Ω＝1 700 Ω. (2)欧姆表测电阻时，红、黑表笔插错不会影响测量结果，A正确；测不同的电阻时，只要没更换倍率，不需重新欧姆调零，B错误；测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开，C正确；表中的电池电动势变小、内阻变大后，会影响测量结果，D错误． (3)二极管具有单向导电性，欧姆表的红表笔接的是表内电池的负极，接b端时，指针偏转角度大，二极管电阻小，说明b端是二极管的负极，a端是其正极． 二、以测电阻为核心的电学实验 例2 (2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值． (1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图6中的________(选填“甲”或“乙”)． 图6 (2)图7是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线． 图7 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图8所示，可得该电阻的测量值Rx＝＝________Ω(保留两位有效数字)． 图8 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母) A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端的电压值 (5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是________． 解析 (1)为了减小误差，应使电表读数为量程的～，电源电动势为4 V，故电压表选C.估算通过Rx的最大电流约为Im＝ A＝0.6 A，所以电流表应选B.因为＞，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小． (2) (3)电流表、电压表的读数分别为I＝0.50 A，U＝2.60 V，所以Rx＝ Ω＝5.2 Ω. (4)甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，选项B正确．乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故选项D正确． (5)Rx两端的电压U＝，其中R为滑动变阻器总阻值，L为滑动变阻器两端总长度，结合数学知识可知选项A正确． 答案 (1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D (5)A 以题说法 描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属丝的电阻率，其实验原理都涉及伏安法测电阻，这类实验要从以下两个方面攻克． 1．电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源． 2．电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装． (2)测量电路设计：若>，则应把电流表内接；若<，则应把电流表外接． (3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小． 某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻Rt(常温下约8 kΩ)、温度计、电流表mA(量程1 mA，内阻约200 Ω)、电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)、电池组E(4.5 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、开关S、导线若干、烧杯和水． (1)根据提供器材的参数将图9甲所示的实物图中所缺的导线补接完整． 图9 (2)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于________(填“a”或“b”)端． (3)利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的Rt－t图象如图10中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是________．(填选项前的字母，不定项选择) 图10 A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小 C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法 (4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式I2R＝k(t－t0)(其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度)，电阻的温度稳定在某一值．若通过它的电流恒为50 mA，t0＝20°C，k＝0.25 W/°C，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在________°C. 答案 (1)连线如图所示 (2)a (3)AC (4)48(46～50均可) 解析 (1)如果用限流法，待测电阻两端的电压将超出电压表的量程，故用分压法，因为待测电阻是大电阻，故用内接法． (2)开始时待测电阻两端的电压应当最小，故滑动触头应置于a端． (3)用电流表内接法测量的是待测电阻和电流表内阻的和，故测量值偏大，A正确；温度升高，热敏电阻的阻值变小，当与电流表电阻接近时，应改为电流表外接法，C正确． (4)将I＝50 mA、t0＝20°C、k＝0.25 W/°C代入I2R＝k(t－t0)中可得R＝0.1(t－20) kΩ，在Rt－t图中作出该直线，找到该直线与实测Rt－t曲线的交点，交点所对应的横坐标约为48°C，所以该电阻的温度稳定在48°C. 三、以测电源的电动势为核心的电学实验 例3 (10分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，提供了如图11甲、乙、丙所示的三组器材． (1)请把能完成实验的器材都连成电路． 图11 (2)某同学根据他的实验数据作出了如图12所示的图象，由此可知该同学选用的是______(填“甲”“乙”或“丙”)组器材进行实验．根据图象可得出电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(忽略电表内阻的影响，结果保留两位有效数字) 图12 解析 (1)只要能取两组不同数值，列出闭合电路欧姆定律的表达式，未知量只有电动势和内阻就可以完成实验，甲图不满足要求，乙、丙两图满足要求．根据下面两幅电路图连接乙、丙的实物图． (2)丙图中的外电阻可以通过电阻箱读出来，所以选的一定是丙图．根据闭合电路欧姆定律有E＝IR＋Ir，整理可得R＝－r，可知图线与纵轴截距的绝对值是内阻，图线的斜率是电源的电动势． 答案 (1)如图所示(4分，乙、丙各2分，画了甲图则此问扣1分) (2)丙(2分) 1.4(1.3～1.5均可)(2分) 1.0(0.8～1.2均可)(2分) 以题说法 测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种： 1．伏安法——利用电压表和电流表，闭合电路方程为E＝U＋Ir，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出U－I图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻． 2．伏阻法——利用电压表和电阻箱．闭合电路方程为E＝U(1＋)．利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为＝·＋或U＝－r＋E，作－图象或U－图象，利用图线的截距和斜率求E和r. 3．安阻法——利用电流表和电阻箱．闭合电路方程为E＝I(R＋r)，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为＝·R＋，作－R图象，利用图线的截距和斜率求E和r. (2013·浙江·22)采用如图13所示的电路“测定电池的电动势和内阻”． 图13 (1)除了选用图14照片中的部分器材外，________(填选项)； 图14 A．还需要电压表 B．还需要电流表 C．还需要学生电源 D．不再需要其他器材 (2)测量所得数据如下： 测量次数 物理量 1 2 3 4 5 6 R/Ω 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 I/A 0.60 0.70 0.80 0.89 1.00 1.20 U/V 0.90 0.78 0.74 0.67 0.62 0.43 在图15中用作图法求得电池的内阻r＝________； 图15 (3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________. 答案 (1)A (2)(0.75±0.10) Ω (3)0.22 Ω 解析 (1)除照片中的器材外，还需要电压表，故应选A. (2)作出U－I图象，如图所示，由图象斜率可求得电池的内阻r＝(0.75±0.10) Ω. (3)由U＝I(R＋RA)和第5组数据，得：电流表的内阻 RA＝－R＝(－0.4) Ω＝0.22 Ω. 14．从原理迁移中突破电学实验题 审题示例 (9分)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材： A．干电池 B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.1 Ω) C．灵敏电流计(满偏电流Ig＝200 μA、内阻rg＝500 Ω) D．滑动变阻器(0～20 Ω、2.0 A) E．电阻箱R F．开关、导线若干 (1)由于没有电压表，要把灵敏电流计改装成量程为2 V的电压表，需串联一个阻值为________Ω的电阻． (2)改装后采用如图16甲所示电路进行测量，请在图乙上完成实物连线． 图16 (3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至________(填“a端”、“中央”或“b端”)． (4)图17为该实验绘出的I1－I2图线(I1为灵敏电流计的示数，I2为电流表的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω. 图17 审题模板 答题模板 (1)由2 V＝Ig(rg＋Rx)可得Rx＝9 500 Ω. (2)实物连线图如答案图所示． (3)在闭合开关S前，滑动变阻器应处于最大阻值处，滑片应移动至a端． (4)图线与纵轴的截距约为146 μA，对应着电源电动势E＝146×10－6×(9 500＋500) V＝1.46 V；电源内阻r＝＝ Ω＝ Ω＝0.82 Ω. 答案 (1)9 500(2分) (2)电路如图所示(2分) (3)a端(1分) (4)1.46(1.45～1.47)(2分) 0.82(0.80～0.84)(2分) 如图18甲所示为某一型号二极管，其两端分别记为A和B.图乙为它的伏安特性曲线，其外表所标示的极性已看不清，为确定该二极管的极性，用多用电表的电阻挡进行测量． 图18 (1)首先对多用电表进行机械调零，然后将红、黑表笔正确插入插孔后，选用×100挡进行测量，在测量前要进行的操作步骤为_________________________________________． (2)将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很大；调换表笔的连接后，表的指针偏转角度很小，由上述测量可知该二极管的正极为________(填“A”或“B”)端． (3)当给该二极管加上反向30 V电压时，用伏安法测量其电阻值，提供的器材有： ①直流40 V电源； ②电流表A1，量程0.6 A，内阻约10 Ω； ③电流表A2，量程50 μA，内阻约100 Ω； ④电压表V，量程为50 V，内阻约100 kΩ； ⑤滑动变阻器，总电阻100 Ω； ⑥开关、导线若干． 在提供的两块电流表中应选用________(填“②”或“③”)，在图19虚线框内画出实验电路图(二极管的符号已画在图中)． 图19 答案 (1)将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处 (2)B (3)③ 电路图如图所示 解析 (1)欧姆调零的具体步骤为：将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处． (2)二极管正向电阻很小，反向电阻极大，多用电表的电流方向是“红进黑出”，可知该二极管的正极为B端． (3)根据题图乙，当反向电压为30 V时，反向电流不超过50 μA，故电流表选③；二极管反向电阻极大，电流表应该采用内接法，为了多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法. (限时：45分钟 ) 1． (2013·福建·19(2))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1甲所示电路，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V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为 30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，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． 图1 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的示数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反向电压Ux和通过的反向电流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，如图7所示．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U1/V 0.00 0.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U2/V 0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 Ux/V 0.0 －1.0 －2.0 －3.0 －4.0 －5.0 －6.0 －7.0 －8.0 Ix/mA 0.00 0.00 －0.01 －0.02 －0.04 －0.07 －0.12 －0.19 －0.29 图2 (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连线如图所示 ②(ⅰ)1.40 0.23 (ⅱ)描点绘出Ix－Ux图线如图所示 (ⅲ)非线性 2． (2013·广东·34(2))图3(a)是测量电阻Rx的原理图．学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm. 图3 ①根据原理图连接图(b)的实物图． ②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0 V时，单位长度电阻丝的电压u＝________ V/cm，记录此时电流表A1的示数． ③保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I.测量6组L和I值，测量数据已在图(c)中标出，写出Rx与L、I、u的关系式Rx＝________；根据图(c)用作图法算出Rx＝________ Ω. 答案 ①见解析图 ②0.1 ③ 6.0 解析 ①实物图如图所示 ②由于电阻丝均匀，故单位长度电阻丝的电压u＝＝0.1 V/cm. ③设电阻丝每cm长的电阻为R，当合上S1、断开S2时，设此时流过电阻丝的电流为I′，有： I′·30.0R＝30.0u，当合上S1、S2时，I′·LR＝IRx 由上述两公式得：Rx＝.L－I图象如图所示，由图象知：L－I的斜率k＝60 cm/A，Rx＝ku＝6.0 Ω. 3． 根据实际情况经常要进行电表的改装，下面是在一次电表的改装实验中遇到的问题：一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000 Ω.现将一阻值在5 000 Ω～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给一直流电源(电动势E为6 V～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的定值电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线． (1)为达到上述目的，将图4中的图连成一个完整的实验电路图； 图4 (2)连线完成后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V．由此可以计算出改装后电压表的量程为________ V，电源电动势为________ V. 答案 (1)如图所示 (2)7 6.3 解析 (1)因为没有其他的测量工具，考虑将改装后的电压表和电源串联．根据闭合电路欧姆定律列式，有电源电动势和R1两个未知数，因此可通过改变串联电阻来改变电路中的电流． (2)两次测量分别根据闭合电路欧姆定律列式得，S2闭合时：E＝R1＋U1，S2断开时：E＝(R1＋R2)＋U2，联立解得电源电动势为6.3 V，R1的阻值为6 000 Ω，故改装后电压表的量程为(RV＋R1)＝7 V. 4. 为了较准确地测量一只微安表的内阻，采用图5甲所示实验电路图进行测量，实验室可供选择的器材如下： A．待测微安表(量程500 μA，内阻约300 Ω) B．电阻箱R(最大阻值999.9 Ω) C．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω) D．滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ) E．电源(电动势为2 V，内阻不计) F．保护电阻R0(阻值为120 Ω) (1)实验中滑动变阻器应选用________(填“C”或“D”)； (2)按照实验电路图在图乙所示的虚线框中完成实物图连接． 图5 (3)实验步骤： 第一，先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调节电阻箱R的阻值为零； 第二，闭合开关S，将滑片缓慢左移，使微安表满偏； 第三，保持滑片不动，调节电阻箱R的电阻值使微安表的示数正好是满刻度的2/3，此时接入电路的电阻箱的示数如图6所示，阻值R为________Ω； 第四，根据以上实验可知微安表内阻的测量值RA为______Ω. 图6 (4)若调节电阻箱的阻值为R′时，微安表的示数正好是满刻度的1/2，认为此时微安表内阻就等于R′.则此时微安表内阻的测量值R′与微安表的示数正好是满刻度的2/3时微安表内阻的测量值RA相比，更接近微安表内阻真实值的是________(填“R”或“RA”)． 答案 (1)C (2)实物图如图所示 (3)145.5 291 (4)RA 解析 (1)由于滑动变阻器采用分压式接法，应选最大阻值较小的C. (3)如题图所示，电阻箱接入电路的阻值为R＝(100＋40＋5＋0.5) Ω＝145.5 Ω；设微安表的满偏电流为Ig，由于滑动变阻器滑片位置未动，两次加在电阻箱与微安表两端的电压相同，故有IgRA＝Ig(RA＋R)，解得RA＝291 Ω. (4)微安表读数为满偏值的三分之二时，微安表内阻的测量值更接近真实值． 5． (2013·山东·21(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7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，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． 图7 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________(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/(×10－3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 UH/(×10－3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 根据表中数据在图8所示坐标纸上画出UH－I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2位有效数字)． 图8 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9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________(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，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间． 图9 答案 ①M ②见解析图 1.5(1.4或1.6) ③b，c S1，E(或S2，E) 解析 ①当带正电的粒子通过磁场时，根据左手定则可知，正粒子受到向左的洛伦兹力，正粒子向M侧汇聚，M电势高，电压表的“＋”接线柱应与M相连接． ②由测量数据在UH－I图象中描出连线，得到UH－I图线如图所示． 该图线的斜率约为0.381. 即k≈0.381 所以k≈1.5×10－3 V·m·A－1·T－1 ③当S1接b、S2接c时，Q端接电源正极，P端接电源负极，电流从Q端流入．定值电阻接在S1和E之间或S2和E之间可防止电源短路．