Question

（2009?東臺市模擬）法國科學家阿爾貝?費爾和德國科學家彼得?格林貝格爾由于發(fā)現了巨磁電阻（GMR）效應，榮獲了2007年諾貝爾物理學獎．小明設計了如圖所示電路，用通電螺線管產生的磁場研究巨磁電阻性質，實驗步驟、實驗中觀察到的現象和部分實驗數據如下：
A．斷開S₁，閉合S₂，移動滑動變阻器R₂滑片，測量不加磁場時GMR的電阻，兩電表讀數如表所示：

實驗序號	1	2	3	4
U/V	1.00	1.30	2.00	2.60
I/mA	2.00	2.50	4.00	5.00

B．保持R₂滑片位置不動，將R₁的滑片移到某一位置，閉合S₁、S₂，記錄兩表讀數，再將電源E₁反向連接，兩表讀數不變．
C．保持步驟B中R₂滑片位置不動，將R₁的滑片移到另一位置，重復步驟B三次．
D．閉合S₁、S₂，保持R₂滑片位置不動，向左移動R₁滑片，電流表的示數變�。�

實驗序號	1	2	3	4	5
U/V	0.45	0.91	1.50	1.79	2.71
I/mA		0.60	1.00	1.20	1.80

E．閉合S₁、S₂，保持R₁滑片位置不動，向下移動R₂滑片，兩表讀數如表所示（序號1的電流如圖所示）：
完成以下問題：
（1）步驟A中，閉合S₂前變阻器R₂滑片應置于

上

（上/下）端，由步驟A中數據計算不加磁場時GMR的電阻值為

510

Ω；（注意電流的單位）
（2）步驟B是為了研究磁場的

方向

（強弱/方向/強弱和方向）對巨磁電阻的影響；步驟E中電流表的讀數是

0.3

mA；
（3）在物理實驗中，通常要進行多次實驗，步驟C中小明將B再重復了三次．以下實驗中與本步驟重復目的相同的是

B

；
A．測量小燈泡功率的實驗中，測量不同電壓下的實際功率
B．探究杠桿的平衡條件時，多測量幾組數據得出結論
C．測量課本長度時要測量三次取平均值
（4）根據上述實驗寫出巨磁電阻性質：
a．

巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而增大；

；
b．

巨磁電阻的阻值與磁場的方向無關．（在磁場中巨磁電阻的阻值比不加磁場時大/巨磁電阻的阻值不隨電流（溫度/電壓）的變化而變化/磁場不變時，通過巨磁電阻的電流與巨磁電兩端的電壓成正比）

．（只要寫兩條）

Answer 1

分析：（1）閉合開關前，滑動變阻器應處于最大阻值處，防止電路中電流過大燒壞電路元件；根據歐姆定律結合步驟A中數據求出各自對應的電阻，然后求出平均值即可得出不加磁場時GMR的電阻值．
（2）根據通電螺線管的極性與電流的方向和纏繞的方式有關進行分析，再根據電流表的量程和分度值讀出其示數．
（3）物理實驗中要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值減小誤差；有的是為了多次測量發(fā)現一定的變化規(guī)律；有的是為了多次測量使實驗結論具有普遍性．
（4）根據實驗目的和得出的數據寫出巨磁電阻性質．

解答：解：（1）閉合開關前，保護電路的滑動變阻器應處于最大阻值的上端；
根據歐姆定律結合步驟A中每組數據對應的電阻為：500Ω、520Ω、500Ω、520Ω，
所以不加磁場時GMR的電阻值

500Ω+520Ω+500Ω+520Ω

4

=510Ω．
（2）將電源E₁反向連接時，改變了通過螺線管電流的方向，從而改變了磁場的方向，故步驟B是為了研究磁場的方向對巨磁電阻的影響；
電流表的量程為0～0.6mA，分度值為0.02mA，故電流表的示數為0.3mA．
（3）步驟C是研究磁場的強弱對巨磁電阻的影響，小明將B再重復了三次的目的是使實驗結論具有普遍性；
A、測量小燈泡功率的實驗中，測量不同電壓下的實際功率的目的是多次測量發(fā)現一定的變化規(guī)律；
B、探究杠桿的平衡條件時，多測量幾組數據得出結論的目的是使實驗結論具有普遍性；
C、測量課本長度時要測量三次取平均值的目的是求平均值減小誤差；
故選B．
（4）a．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而增大；
b．巨磁電阻的阻值與磁場的方向無關．（在磁場中巨磁電阻的阻值比不加磁場時大/巨磁電阻的阻值不隨電流（溫度/電壓）的變化而變化/磁場不變時，通過巨磁電阻的電流與巨磁電兩端的電壓成正比）
故答案為：（1）上；510；（2）方向；0.30；（3）B；
（4）a．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而增大；b．巨磁電阻的阻值與磁場的方向無關．（在磁場中巨磁電阻的阻值比不加磁場時大/巨磁電阻的阻值不隨電流（溫度/電壓）的變化而變化/磁場不變時，通過巨磁電阻的電流與巨磁電兩端的電壓成正比）．

點評：本題為信息給予題，應充分利用題目中給出的條件結合所學知識進行分析，具有一定的難度．