Question

7．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(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應，榮獲了諾貝爾物理學獎．已知磁場的強度可用磁感應強度（B）表示，單位為特（T）．某些材料的電阻值隨磁場增強而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應，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強度．某磁敏電阻R_B在室溫下的阻值與外加磁場B大小間的對應關系如下表所示．把R_B接入如圖所示電路（電源電壓恒為9V，滑動變阻器R′上標有“100Ω 1A”字樣），并在室溫下進行實驗．

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）當外加磁場增強時，電路中的電流變小（填“變大”、“變小”或“不變”）；為了使電壓表的示數保持不變，滑動變阻器R′的滑片P應向b（填“a”或“b”）端移動．
（2）R_B所在處無外加磁場時，R_B=150Ω；此時閉合開關，滑至P在a端和b端之間移動時，電壓表示數的變化范圍是多少？（不計實驗電路產生的磁場，下同）
（3）當電路置于某磁場處，滑動變阻器R′滑片P位于b端時，電壓表的示數為6V，則該處磁場的磁感應強度為多少？

Answer 1

分析 （1）首先要根據表格中數據判斷出磁場增強時，電阻的變化情況．從而根據歐姆定律的內容進行分析．
要掌握串分壓的特點，因為在串聯(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）當滑動變阻器的阻值變化時，R_B兩端的電壓就會發(fā)生變化，所以可以先計算出滑動變阻器的阻值最大和最小時電壓表的示數，從而確定出電壓表的示數變化范圍．
（3）首先計算出當電壓表的示數是6V時，R_B的阻值，對照表格中數據從而可以得知此時磁場的強度．

解答 解：（1）由表格中數據知，當磁場增強時，R_B的阻值增大，電路中的總電阻增大，根據公式I=$\frac{U}{R}$，電壓不變，所以電路中的電流減�。�
根據串分壓的規(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，應增大滑動變阻器的阻值，所以滑片應向b端移動．
（2）當滑片P位于b端時，滑動變阻器的阻值最大，為100Ω．
根據串聯(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；
當滑片P位于a端時，滑動變阻器的阻值為O，所以R_B兩端的電壓為電源電壓9V．
即電壓表示數變化范圍為5.4V～9V．
（3）當滑動變阻器的滑片位于b端時，滑動變阻器的阻值為100Ω，電壓表的示數是6V，
根據串聯(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
根據表格中數據可知，磁場的磁感應強度為0.08T．
答：（1）變小；b．
（2）閉合開關，滑至P在a端和b端之間移動時，電壓表示數變化范圍為5.4V～9V．
（3）該處磁場的磁感應強度為0.08T．

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