2013高考真题物理分类解析专题十七、电学创新实验

本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。 2013高考物理分类解析 2013高考物理分类解析 专题十七、电学创新实验 1（2013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（2013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 ... ...