高考物理分类汇编电学创新实验

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U H ，这个现象称为霍尔效应，U H 称为霍尔电压，且满足

d

IB K U H ，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U H 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U H 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U H —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，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S 1掷向_______（填“a”或“b”）, S 2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 S 1 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U H 时，应将电压表的“+”接线柱与M 端通过

导线相连。 ②由d

IB K U H 可知U H ---I 图线的斜率等于KB/d ，由U H ---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S 1掷向“b”, S 2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S 1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V 1量程选用3V ，内阻为6.0k Ω；电压表V 2量程选用15V ，内阻约为30k Ω；R 0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V 1、V 2的示教U 1、U 2。 (ⅰ)某次测量时，电压表V 1示数如图丙，则U 1=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U 1、U 2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U X 和通过反向电流I X （表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立I X -U X 坐标系，标出了与表中前5组U X 、I X 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I X -U X 图线。

（ⅲ）由I X -U X 图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I X 与U X 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I X-U X图线如图所示。（iii）非线性

解析：电压表V1示数U1=1.4V，内阻为R V=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I=U1/R V=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I X-U X图线如图所示。由I X-U X 图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I X与U X成非线性关系。

3.（17分）

（2013高考四川理综第8题）（1）（6分）在探究两电荷间相互作用力

的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带

电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B

球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。

实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观

察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。

实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。

此同学在探究中应用的科学方法是

_________________(选填：“累积法”、“等效

替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)

8．(1)减小增大控制变量法。

4.（8分）

（2013全国新课标理综1第23题）某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:

多用电表；

电压表:里程5V，内阻十儿千欧;

滑动变阻器：最大阻值5kΩ

导线若干。

回答下列问题:

(1)将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡，再将红表笔和

黑表笔，调零点

(2)将图((a)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。

(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(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V 。

(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12.0kΩ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(d)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 9.00 V，电

阻“×lk”挡内部电路的总电阻为 15.0 kΩ。

【命题意图】本题考查多用电表、闭合电路欧姆定律等基础知识点，意在考查考生应用相关知