Question

13．在物理學中，用磁感應強度（用字母B表示，國際單位：特斯拉，符號是T）表示磁場的強弱．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，這種電阻叫作電阻．圖a表示是某磁電阻R的阻值隨磁感應強度B變化的圖象．某實驗小組用該磁敏電阻測量通電螺線管外部的磁感應強度，設計了如圖b所示的電路進行實驗，電源電壓U₁、U₂保持不變．請回答下列問題：
（1）由圖a可知磁敏電阻的阻值隨磁感應強度B的增大而增大；
（2）請用筆劃線代替導線，根據圖b中的乙電路圖將圖c中未完成的電路連接完整；
（3）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；只閉合S₁，通電螺線管的左端為S極；
（4）閉合S₁，調節滑動變阻器R₁的滑片P在某一位置不動后，閉合S₂，移動滑動變阻器R₂的滑片，測得電流表示數為0.05A時，電壓表的示數為9V，此時該磁敏電阻所在位置的磁感應強度為0.3T；
（5）閉合S₁、S₂，保持R₂不變，將滑動變阻器R₁的滑片P向左移動，通電螺線管的磁性增強（選填“增強”或“減弱”），那么電流表的示數減小，電壓表的示數增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖a可知，磁敏電阻與磁感應強度B的關系；
（2）由圖b可得，R與R₂串聯，電流表串聯在電路中測電路中的電流，電壓表并聯在R兩端的電壓測R兩端的電壓，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；
（3）當S₁斷開，S₂閉合時，磁敏電阻周圍無磁場，由圖a可知R的阻值，根據歐姆定律求出電路中電流表的示數；根據安培定則判斷只閉合S₁時通電螺線管左端的NS極；
（4）根據歐姆定律求出磁敏電阻的阻值，根據圖a可知此時該磁敏電阻所在位置的磁感應強度；
（5）閉合開關S₁和S₂，將滑動變阻器R₁的滑片P向左移動時，接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據歐姆定律可知甲電路中電流的變化和螺線管磁性的變化，從而得出R周圍磁場強度的變化，進一步得出R的阻值變化，根據歐姆定律可知乙電路中電流的變化，根據歐姆定律可知R₂兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知電壓表示數的變化．

解答 解：（1）由圖可以看出，磁場增強時，磁敏電阻的阻值增大；
（2）由圖b可知，電壓表與R并聯，電流表串聯在電路中，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，如下圖所示：

（3）當S₁斷開，S₂閉合時，磁敏電阻周圍無磁場，由圖a可知R=100Ω，
則電路中電流表的示數I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{3V}{100Ω}$=0.03A；
電流從螺線管的左端流入，右端流出，根據螺線管的線圈繞向，再利用安培定則即可確定螺線管的右端為N極，左端為S極；
（4）磁敏電阻的阻值：
R′=$\frac{{U}_{R}′}{I′}$=$\frac{9V}{0.05A}$=180Ω，
由圖a可知，此時該磁敏電阻所在位置的磁感應強度為0.3T；
（5）閉合開關S₁和S₂，將滑動變阻器R₁的滑片P向左移動時，接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即通過螺線管的電流變大，螺線管的磁性變強，R周圍的磁場強度變大，R的阻值變大，
乙電路中的總電阻變大，則乙電路的電流變小，電流表的示數變小，
由U=IR可知，R₂兩端的電壓變小，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R兩端的電壓變大，即電壓表的示數變大．
故答案為：（1）增大；（2）如上圖所示；（3）0.03；S；（4）0.3；（5）增強；減小；增大．

點評 本題考查了實物電路圖的連接和歐姆定律、串聯電路特點、安培定則的應用等，從圖象中獲取有用的信息是關鍵．