Question

2．在学习电磁转化的知识后，小强同学发现不同的磁体的磁场强弱是不一样的．他想知道磁场的强弱与什么因素有关呢？
经过查询他知道，磁场的强弱称为磁场强度，用符号B表示，其单位是特拉斯，用符号T表示；他还查得磁感电阻的阻值与磁场强度有关，利用这种关系可以表示磁场强度．他网购了磁敏电阻，其中磁敏电阻的说明书中有如图甲所示的磁感电阻R随磁场强度B变化的图象．

（1）若实验室可提供的器材如下：两块不同磁场强度的电阻、两节干电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线，现在要测定图乙所示的蹄形磁铁间的磁场强度．
①请在图乙虚线框中补全实验用电路图；
②实验对电流表的要求使用毫安表（磁场强度约为0.8T）；
③某同学正确实验后，测得磁敏电阻R两端的电流和电压的数据如下（未标明单位），则该处磁场强度约为1特拉斯，这里测量对组数据的目的是减小误差．

实验次数	1	2	3
电压表示数/V	0.45	0.91	1.49
电流表示数	0.3	0.6	1.0

（2）小强通过实验证明磁场强度与磁体本身有关后，进一步猜想磁场强度还可能与位置有关：
①为了验证这一猜想，实验时，磁感电阻在磁场中的位置发生改变（选填“保持不变”或“发生改变”）；
②如果猜想正确，实验的现象会是电流表和电压表的示数改变．

Answer 1

分析 （1）①将电阻与滑动变阻器开关以及电流表串联，电压表测量电阻两端的电压，通过观察电流表和电压表的示数即可判断电阻与磁场的关系；
②根据图象读出0.8T时磁感电阻的阻值，计算出此时电路中的电流，从而可判断电流表的要求；
③首先确定电流的单位，根据R=$\frac{U}{I}$计算出三次的电阻值，然后求平均值，然后根据上表中查出电阻对应的磁场强度；
（2）①要探究磁感电阻是否与在磁场中的位置有关，应该改变位置，其它条件不变；
②与电阻与位置有关，改变位置，电阻应该发生变化，由此推测现象．

解答 解：
（1）①利用伏安法测出磁敏电阻R的在蹄形中的电阻，由甲图象可得到其磁场强度，由此设计电路图：

②由图象知，当磁场强度约为0.8T时，磁感电阻的阻值为1200Ω，电源电压为3V，所以电路中的最大电流值I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{1200Ω}$=0.0025A=2.5mA，所以电流表需用毫安表；
③由表格中电流表的示数知，电流的单位应为毫安；
由R=$\frac{U}{I}$可知，三次所测电阻值分别为：R₁=$\frac{0.45V}{0.0003A}$=1500Ω，R₂=$\frac{0.91V}{0.0006A}$≈1517Ω，R₃=$\frac{1.5V}{0.001A}$=1500Ω；
R=$\frac{1}{3}$×（1500Ω+1517Ω+1500Ω）=1505Ω；
从图象中读出电阻为1505Ω时，对应的磁场强度大约为1特拉斯；
测量多组数据，是为了减小误差；
（2）①要探究磁场强度是否与位置有关，应改变磁感电阻在磁场中的位置；
②如果磁感电阻的阻值与在磁场中的位置有关，则改变位置后，其阻值改变，此时电流表和电压表的示数应该发生变化．
故答案为：（1）①见上图；②使用毫安表；③1；减小误差；（2）①发生改变；②电流表和电压表的示数改变．

点评 知道温度和磁场方向都影响电阻的大小，会用控制变量法分析问题；解决此题的关键是能够从图象中确定电阻值与磁感应强度的关系．