1911年荷兰物理学家昂纳斯首次发现当温度降到时，汞的电阻突然降到零．此后，科学家们持续开展超导研究

试题

类型：解答题

难度系数：0.15

所属科目：高中物理

1911年荷兰物理学家昂纳斯首次发现当温度降到

时，汞的电阻突然降到零．此后，科学家们持续开展超导研究，不断提升超导材料的转变温度．2023年3月

杂志发表了美国罗切斯特大学研究团队的成果，他们宣布在

（1万大气压）下实现了

材料近室温超导转变，随后我国研究人员也在

杂志上发文，否定了

的高压室温超导的结论．室温超导一旦实现，将会引起一场新的科技革命，推动人类文明的进步．
超导体在临界温度下会进入超导态，表现出零电阻、完全抗磁性等性质．
(1)一般通过超导材料的电阻-温度关系确定超导体的临界温度．本题图是某种超导材料的电阻-温度曲线．通常把将样品电阻降至

时的温度定义为超导转变临界温度

．

是超导转变开始时样品的正常态电阻，如本题图a所示．本题图b是一种材料的升降温

曲线（升降温速率

）,本题图c是其局部放大曲线．请在本题图c上用上、下箭头标注对应的升、降温测量曲线，并选择升温的电阻-温度曲线，确定该材料的超导转变临界温度

．

(2)本题图是超导体处于超导态

的

曲线．进入超导态后，超导体可承受的电流是否有上限

A．有上限；

B．无上限．

(3)一种新型材料在高压下实现超导转变，本题图是该材料在不同磁场中的电阻-温度曲线．根据实验结果，说明磁场对超导材料的作用．

测量超导材料的电阻-温度曲线时温度变化范围大，常采用热电偶测温．

热电偶测温的工作原理如下：金属导线

和

的一端焊在一起用作测温端．它们的另一端各与同种材料

的两根导线连接，并将连接点放入温度已知的恒温槽里，用作参考端．用高精度电压表或电位差计从

材料导线的两个引出端即可测量热电偶由下式表示的温差电动势：

式中

是塞贝克系数，由材料组分决定，

是测温端温度，

是参考端温度．
实验室常用的低温热电偶是

型热电偶，由铜和铜镍合金两种材料组成．根据事先标定好的数据，由温差电动势可以获得待测端温度．
(4)在实验过程中，测温端经常会断开，是否可以使用电烙铁及焊锡将两端焊在一起进行汞的超导转变温度测量

A．可以；

B．不可以．

(5)厂家一般提供的是基于参考端为

的热电偶的温差电势-温度转换表，实际应用时，参考端一般浸入冰水混合物．如果在高、低海拔地区分别用该热电偶测量同样的温度，测量误差哪个大

A．高海拔地区；

B．低海拔地区

(6)参考端的温度还可用测量精度高但范围窄的热敏电阻温度计进行测量．本题图是一种热敏电阻的伏安曲线，选用该电阻制作的温度计，应该让其工作在什么电流区间？本题图b是该热敏电阻的电阻-温度特性曲线，该热敏电阻具有下列哪些特点

A．正电阻温度系数；

B．负电阻温度系数；

C．低温区对温度灵敏；

D．高温区对温度灵敏．

(7)根据题3.6图b,计算本题表中

的温度值．
表：热敏电阻的电阻-温度关系

	20.0		27.5	32.5
	2479	2241	1840	1521

(8)利用

型热电偶测温时，可能存在的误差有

A．热电偶与被测物体间接接触；

B．热电偶的响应延迟；

C．电压输出端两根引出导线材料不同；

D．热电偶的塞贝克系数太小．

(9)材料

构成的两根粗细相同的导线，采用鳄鱼夹与

联接时，对测量结果是否有影响

A．高温有影响；

B．低温有影响；

C．高温没有影响；

D．低温没有影响．

(10)一般采用范德堡

四引线法测量超导体的电阻-温度曲线．本题图是制作好的四个电极的待测超导样品．如果要测量其电阻的相对变化，其四个电极应如何与一高精度电压表和一恒流源表相连？请在本题答题纸附图中用连线示意，并说明采取哪些措施可以提高电阻的测量精度？

超导体进入超导态的特征之一是“零电阻”．为了能更精确地确定超导体电阻的上限，通常采用持续电流法．将超导体做成一个闭合环，放在磁场中进行冷却，进入超导态后，撤去外磁场，超导环中会产生感应电流，通过感应电流随时间的变化，可确定超导体电阻的上限．超导环中感应电流产生磁场的大小及变化可以用霍尔元件进行测量．
霍尔测量原理：在载流体薄板上通以电流，沿薄板法线方向施加磁场，载流子受洛伦兹力的作用，就会在与电流和磁场两者垂直的方向上产生电势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电压，如图所示．