Question

4．在物理學(xué)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度（用字母B表示，國(guó)際單位是特斯拉，符號(hào)是T）表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)．
（1）圖a為某磁極附近磁感線的方向和分布的示意圖．由圖可知，該磁極為N極，若在1處放置一個(gè)小磁針，當(dāng)小磁針靜止時(shí)，其指向應(yīng)是圖b中的甲．
（2）如果電阻的大小隨磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化而變化，則這種電阻叫磁敏電阻．某磁敏電阻R 的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的圖象如圖d所示．根據(jù)圖線可知，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大．圖線沒有過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，是因?yàn)榉湃氪艌?chǎng)前，磁敏電阻不為零．
（3）利用該磁敏電阻的R-B特性曲線可以測(cè)量圖甲磁場(chǎng)中各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度．
①將該磁敏電阻R放置在磁場(chǎng)中的位置1處．小明設(shè)計(jì)了一個(gè)可以測(cè)量該磁敏電阻R的電路，所提供的實(shí)驗(yàn)器材如圖c所示，其中磁敏電阻所處的磁場(chǎng)未畫出．請(qǐng)你將實(shí)物電路連接完整．
②正確接線后，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示．該磁敏電阻的測(cè)量值為500Ω．

	1	2	3
U/V	1.50	3.00	4.50
I/mA	3.00	6.00	9.00

③根據(jù)該磁敏電阻的R-B特性曲線可知，1處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0T．
④在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，僅將磁敏電阻從1處移至2處，其它條件不變，那么電流表的示數(shù)增大，電壓表的示數(shù)變�。�（填“增大”、“減小”或“不變”）
（4）在上述電路中，將該磁敏電阻從待測(cè)磁場(chǎng)中移出，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，已知電源電壓為5.50V，當(dāng)電流表的示數(shù)為10.0mA時(shí)，求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

Answer 1

分析 （1）利用磁極間的作用規(guī)律可以確定在1處放置的小磁針靜止時(shí)的指向．
（2）根據(jù)圖3所示的磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象可以兩者之間的關(guān)系，但要注意磁敏電阻在沒放入磁場(chǎng)前已經(jīng)有阻值；．
（3）①變阻器一上一下接入電路中，電流表與磁敏電阻串聯(lián)，如下所示：
②通過(guò)表格中的數(shù)據(jù)，利用歐姆定律可以求得該磁敏電阻的阻值．再根據(jù)求得的磁敏電阻的阻值；
③結(jié)合圖象，即可確定該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�
④磁敏電阻從1處移至2處，磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，由此知磁敏電阻的阻值變化，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律判斷電流表和電壓表示數(shù)變化．
（4）磁敏電阻從待測(cè)磁場(chǎng)中移出，即磁敏電阻所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，由圖知此時(shí)磁敏電阻的阻值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

解答 解：
（1）在磁鐵的周圍，磁感線從磁體的N極出來(lái)回到S極，由此可知該磁極是N極．放在1位置的小磁針，靠近磁體的N極，由于異名磁極相互吸引，所以該磁針靜止時(shí)，其S極向左N極向右．故甲圖正確．
（2）根據(jù)圖4所示的磁敏電阻 R 的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的圖象可知，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大．沒有磁場(chǎng)時(shí)，磁敏電阻的阻值也不為零故圖象不過(guò)原點(diǎn)．
（3）①變阻器一上一下接入電路中，電流表與磁敏電阻串聯(lián)，如下所示：

②由表中數(shù)據(jù)知，磁敏電阻兩端加的電壓為原來(lái)的幾倍，通過(guò)的電流為原來(lái)的幾倍，即磁敏電阻兩端加的電壓與通過(guò)的電流成正比，當(dāng)在磁敏電阻兩端加的電壓U為1.50V時(shí)，通過(guò)磁敏電阻的電流I為3.00mA，即：3×10^-3A，
所以磁敏電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{3×1{0}^{-3}A}$=500Ω；
③根據(jù)圖4所示的磁敏電阻R的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的圖象可知，磁敏電阻的阻值為500Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0T．
④在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，僅將磁敏電阻從1處移至2處，磁感線變稀，磁敏電阻所在磁場(chǎng)處的磁性減弱，所以磁敏電阻的阻值變小，其它條件不變，電路中電阻變小，由歐姆定律可得電路中電流變大，故電流表示數(shù)增大；由U=IR知，滑動(dòng)變阻器分得電壓變大，所以磁敏電阻分得電壓減小，電壓表示數(shù)減��；
（4）由歐姆定律可得，將該磁敏電阻從待測(cè)磁場(chǎng)中移出，磁敏電阻所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，由圖4知此時(shí)磁敏電阻的阻值R′=100Ω，
電流表的示數(shù)為10.0mA時(shí)電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$$\frac{5.50V}{10.0×1{0}^{-3}A}$=550Ω，由電阻的串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器此時(shí)連入電路的阻值：
R_滑=R_總-R′=550Ω-100Ω=450Ω．
故答案為：（1）N；甲；
（2）增大；放入磁場(chǎng)前，磁敏電阻不為零；
（3）①如上所示；②500；③1.0； ④增大；減��；
（4）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為450Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有關(guān)磁的基本知識(shí)、串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律的運(yùn)用，關(guān)鍵是從圖表中獲取有效的信息，綜合性較強(qiáng)．