Question

13．物理學中常用磁感線來形象地描繪磁場，用磁感應強度（用字母B表示）來描述磁場的強弱，它的國際單位是特斯拉（符號是T），磁感應強度B越大表明磁場越強；B=0表明沒有磁場．有一種電阻，它的大小隨磁場強弱的變化而變化，這種電阻叫做磁敏電阻，圖1所示是某磁敏電阻R的阻值隨磁感應強度B變化的圖象．為了研究某磁敏電阻R的性質，小剛設計了如圖2所示的電路進行實驗，請解答下列問題：

（1）當S₁斷開，S₂閉合時，電壓表的示數為3V，則此時電流表的示數為0.03A．電阻R消耗的功率是0.09W．
（2）只閉合S₁，通電螺線管的右端為N極；閉合S₁和S₂，移動兩個滑動變阻器的滑片，當電流表示數為0.04A時，電壓表的示數為6V，由圖象可得，此時該磁敏電阻所在位置的磁感應強度為0.3T．
（3）實驗中小剛將電路中電源的正負極對調，發(fā)現乙電路中電壓表和電流表的示數不變，這表明：該磁敏電阻的阻值與磁場的方向無關．
（4）實驗中小剛通過改變滑動變阻器連入電路中的阻值來改變磁敏電阻所在位置的磁感應強度，請你再提供一種改變磁感應強度的方法改變通電螺線管的線圈匝數．

Answer 1

分析 （1）由圖象可以得到R沒有磁性時的電阻，已知此時R兩端電壓，利用歐姆定律得到電流表的示數，根據P=UI求出電阻R消耗的功率；
（2）利用安培定則判斷通電螺線管的磁極；已知磁敏電阻兩端電壓和通過的電流，可以得到電阻；由磁敏電阻的阻值，利用圖象可以得到磁感應強度；
（3）電源正負極對調，電路電流方向發(fā)生改變，磁感應強度說法變化，可以通過磁敏電阻的阻值是否發(fā)生變化判斷；
（4）通電螺線管磁性的強弱與電流大小和線圈匝數、有無鐵芯有關

解答 解：（1）由圖象知，當R沒有磁性時，R=100Ω，
此時電流表的示數：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{100Ω}$=0.03A，
電阻R消耗的功率：
P=UI=3V×0.03A=0.09W；
（2）只閉合S₁時，螺線管產生磁性，由安培定則知：右端為N極；
當電流表示數為0.04A時，電壓表的示數為6V，
則磁敏電阻的阻值：
R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{6V}{0.04A}$=150Ω，
由圖象知，此時的磁感應強度為0.3T；
（3）小剛將電源的正負極對調，螺線管的磁極發(fā)生變化；發(fā)現乙電路中電壓表和電流表的示數不變，也就是磁敏電阻的阻值不變，這表明：該磁敏電阻的阻值與磁場的方向無關；
（4）已知磁敏電阻的大小隨磁場強弱的變化而變化，所以可以通過改變通電螺線管中線圈匝數和有無鐵芯改變螺線管的磁性強弱，間接改變磁敏電阻的阻值．
故答案為：
（1）0.03；0.09W；
（2）S；0.3；
（3）方向；
（4）改變通電螺線管的線圈匝數（或在螺線管中有無鐵芯）．

點評 本題是一道電與磁知識綜合應用的創(chuàng)新題，題目形式、考查角度、考查方式新穎，注意了與高中知識的合理銜接，值得重點掌握．