Question

4．在物理學中，磁感應強度（用字母B表示，國際單位是特斯拉，符號是T）表示磁場的強弱，磁感應強度B越大，磁場越強．
（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處放置一個小磁針，當小磁針靜止時，其指向應是圖b中的甲．
（2）如果電阻的大小隨磁場的強弱變化而變化，則這種電阻叫磁敏電阻．某磁敏電阻R 的阻值隨磁感應強度B變化的圖象如圖d所示．根據圖線可知，磁敏電阻的阻值隨磁感應強度B的增大而增大．圖線沒有過坐標原點，是因為放入磁場前，磁敏電阻不為零．
（3）利用該磁敏電阻的R-B特性曲線可以測量圖甲磁場中各處的磁感應強度．
①將該磁敏電阻R放置在磁場中的位置1處．小明設計了一個可以測量該磁敏電阻R的電路，所提供的實驗器材如圖c所示，其中磁敏電阻所處的磁場未畫出．請你將實物電路連接完整．
②正確接線后，測得的數據如表所示．該磁敏電阻的測量值為500Ω．

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

③根據該磁敏電阻的R-B特性曲線可知，1處的磁感應強度為1.0T．
④在實驗過程中，僅將磁敏電阻從1處移至2處，其它條件不變，那么電流表的示數增大，電壓表的示數變小．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（4）在上述電路中，將該磁敏電阻從待測磁場中移出，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，已知電源電壓為5.50V，當電流表的示數為10.0mA時，求滑動變阻器接入電路的阻值．

Answer 1

分析 （1）利用磁極間的作用規律可以確定在1處放置的小磁針靜止時的指向．
（2）根據圖3所示的磁敏電阻的阻值隨磁感應強度變化的圖象可以兩者之間的關系，但要注意磁敏電阻在沒放入磁場前已經有阻值；．
（3）①變阻器一上一下接入電路中，電流表與磁敏電阻串聯，如下所示：
②通過表格中的數據，利用歐姆定律可以求得該磁敏電阻的阻值．再根據求得的磁敏電阻的阻值；
③結合圖象，即可確定該位置的磁感應強度的大小．
④磁敏電阻從1處移至2處，磁場強度減弱，由此知磁敏電阻的阻值變化，由串聯電路特點和歐姆定律判斷電流表和電壓表示數變化．
（4）磁敏電阻從待測磁場中移出，即磁敏電阻所在處磁感應強度為0，由圖知此時磁敏電阻的阻值，由串聯電路特點和歐姆定律計算滑動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，其S極向左N極向右．故甲圖正確．
（2）根據圖4所示的磁敏電阻 R 的阻值隨磁感應強度B變化的圖象可知，磁敏電阻的阻值隨磁感應強度B的增大而增大．沒有磁場時，磁敏電阻的阻值也不為零故圖象不過原點．
（3）①變阻器一上一下接入電路中，電流表與磁敏電阻串聯，如下所示：

②由表中數據知，磁敏電阻兩端加的電壓為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾倍，即磁敏電阻兩端加的電壓與通過的電流成正比，當在磁敏電阻兩端加的電壓U為1.50V時，通過磁敏電阻的電流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根據圖4所示的磁敏電阻R的阻值隨磁感應強度B變化的圖象可知，磁敏電阻的阻值為500Ω時，對應的磁感應強度為1.0T．
④在實驗過程中，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，故電流表示數增大；由U=IR知，滑動變阻器分得電壓變大，所以磁敏電阻分得電壓減小，電壓表示數減小；
（4）由歐姆定律可得，將該磁敏電阻從待測磁場中移出，磁敏電阻所在處磁感應強度為0，由圖4知此時磁敏電阻的阻值R′=100Ω，
電流表的示數為10.0mA時電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$$\frac{5.50V}{10.0×1{0}^{-3}A}$=550Ω，由電阻的串聯，滑動變阻器此時連入電路的阻值：
R_滑=R_總-R′=550Ω-100Ω=450Ω．
故答案為：（1）N；甲；
（2）增大；放入磁場前，磁敏電阻不為零；
（3）①如上所示；②500；③1.0； ④增大；減小；
（4）滑動變阻器接入電路的阻值為450Ω．

點評 本題考查有關磁的基本知識、串聯電路的規律及歐姆定律的運用，關鍵是從圖表中獲取有效的信息，綜合性較強．