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霍尔效应是电磁现象之一,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.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流强度为I的电流,同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场,则在M、N间出现大小为U
H的电压,这个现象称为霍尔效应,U
H称为霍尔电压,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.
(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甲所示,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”)端通过导线相连.
(2)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乙所示的测量电路,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
(选填“a”或“b”),S
2掷向
(选填“c”或“d”).
(3)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 |
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出U
H-I图线,请利用图线求出该材料的霍尔系数为
×10
-3V•m•A
-1•T
-1(保留2位有效数字).