2020物理二轮教师用书：第2部分 专项2 策略4 创新型实验——活用原理巧妙迁移 Word版含解析

迁移、数据处理方法的迁移，试题新颖、区分度高。

但试题依然是以实验基础为依据，如计算形式的实验题、电学中实验电路的设计等都是根据考生学过的实验方法、原理等来命制的，做题时一定要审清题意，明确实验目的，应用相关实验原理联想和迁移。

[例4] 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U H ，这个现象称为霍尔效应，
U H 为霍尔电压，且满足U H ＝k IB d ，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所示，该同学用电压表测量U H 时，应将电压表的“＋”接线柱与________(选填“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U H 值，记录数据如下表所示。

根据表中H 霍尔系数为________×10－3 V·m·A －1·T －1(保留两位有效数字)。

(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________(选填“a”或“b”)，S2掷向________(选填“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。

在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间。

[解题指导](1)根据左手定则可判断带正电粒子向M端偏转，故应将电压表的“＋”接线柱与M端连接。

(2)作出U H-I图线如图所示。

由U H＝k IB
d
得k＝U H d
IB
，从直线上选取一点，读
出其坐标值，再将题目中给出的B、d的值代入，可计算出k＝1.5×10－3 V·m·A－1·T－1。

(3)S1掷向b，S2掷向c。

加入定值电阻的目的是为了防止两个开关同时掷向a、c或b、d而将电源短路，故应将定值电阻串接在相邻器件E和S1或E和S2之间。

[答案](1)M(2)1.5(1.4或1.6)(3)b，c；S1，E(或E，S2)
4．(2018·全国卷Ⅱ·T23)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。

跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。

缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。

某次实验所得数据在表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。

(a)
(b)(c)
回答下列问题：
(1)f4＝________N；
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线；
(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g 之间的关系式为f＝________，f-m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；
(4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的f-m图线求得μ＝________。

(保留2位有效数字)
[解析](1)对弹簧秤进行读数得2.75 N。

(2)在图象上添加(0.05 kg,2.15 N)、(0.20 kg,2.75 N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如答图所示。

(3)由实验原理可得f＝μ(M＋m)g，f-m图线的斜率为k＝μg。

(4)根据图象求出k＝3.9 N/kg，代入数据得μ＝0.40。

[答案](1)2.75(2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40。