Question

7．法國科學(xué)家阿爾貝•費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得•格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．已知磁場的強(qiáng)度可用磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）表示，單位為特（T）．某些材料的電阻值隨磁場增強(qiáng)而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，用這些材料制成的電阻稱為磁敏電阻，利用磁敏電阻可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度．某磁敏電阻R_B在室溫下的阻值與外加磁場B大小間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示．把R_B接入如圖所示電路（電源電壓恒為9V，滑動(dòng)變阻器R′上標(biāo)有“100Ω 1A”字樣），并在室溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

外加磁場B/T	0	0.04	0.08	0.12	0.16	0.20
磁敏電阻RB	150	170	200	230	260	300

（1）當(dāng)外加磁場增強(qiáng)時(shí)，電路中的電流變�。ㄌ睢白兇蟆�、“變小”或“不變”）；為了使電壓表的示數(shù)保持不變，滑動(dòng)變阻器R′的滑片P應(yīng)向b（填“a”或“b”）端移動(dòng)．
（2）R_B所在處無外加磁場時(shí)，R_B=150Ω；此時(shí)閉合開關(guān)，滑至P在a端和b端之間移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)的變化范圍是多少？（不計(jì)實(shí)驗(yàn)電路產(chǎn)生的磁場，下同）
（3）當(dāng)電路置于某磁場處，滑動(dòng)變阻器R′滑片P位于b端時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，則該處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？

Answer 1

分析 （1）首先要根據(jù)表格中數(shù)據(jù)判斷出磁場增強(qiáng)時(shí)，電阻的變化情況．從而根據(jù)歐姆定律的內(nèi)容進(jìn)行分析．
要掌握串分壓的特點(diǎn)，因?yàn)樵诖��?lián)電路中，電流相等，所以U₁：U₂=R₁：R₂．串聯(lián)的電阻越大，它兩端的電壓越大．
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值變化時(shí)，R_B兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，所以可以先計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值最大和最小時(shí)電壓表的示數(shù)，從而確定出電壓表的示數(shù)變化范圍．
（3）首先計(jì)算出當(dāng)電壓表的示數(shù)是6V時(shí)，R_B的阻值，對(duì)照表格中數(shù)據(jù)從而可以得知此時(shí)磁場的強(qiáng)度．

解答 解：（1）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，R_B的阻值增大，電路中的總電阻增大，根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$，電壓不變，所以電路中的電流減�。�
根據(jù)串分壓的規(guī)律，由于R_B的阻值增大，所以R_B兩端的電壓也增大，為使它兩端的電壓不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，所以滑片應(yīng)向b端移動(dòng)．
（2）當(dāng)滑片P位于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值最大，為100Ω．
根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和得：R_總=R_B+R′=150Ω+100Ω=250Ω，
則I₁=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{9V}{250Ω}$=0.036A，
由歐姆定律得U_B=I₁R_B=0.036A×150Ω=5.4V；
當(dāng)滑片P位于a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為O，所以R_B兩端的電壓為電源電壓9V．
即電壓表示數(shù)變化范圍為5.4V～9V．
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為100Ω，電壓表的示數(shù)是6V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U′=9V-6V=3V．
所以電路中的電流為I′=$\frac{U′}{R′}$=$\frac{3V}{100Ω}$=0.03A
則R_B的阻值為R_B′=$\frac{{U}_{B}′}{I′}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08T．
答：（1）變小；b．
（2）閉合開關(guān)，滑至P在a端和b端之間移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變化范圍為5.4V～9V．
（3）該處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08T．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道信息給予題，主要考查了學(xué)生接受新信息的能力，同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)歐姆定律的應(yīng)用能力．首先要熟練掌握歐姆定律的基本公式及變形公式，同時(shí)在解決題目時(shí)，要注意將電路簡化成一般的串聯(lián)電路．