Question

17．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强．
（1）图1为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图．由图可知，该磁极为N极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图2中的甲．
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻．某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图3所示．根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而增大．图4图线没有过坐标原点，是因为放入磁场前，磁敏电阻不为零．
（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图1磁场中各处的磁感应强度
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处．吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图3所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出．请你将该实验电路连接完整．
②正确接线后，测得的数据如上表所示．该磁敏电阻的测量值为500Ω．

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

③根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知，1处的磁感应强度为1T．
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其它条件不变，那么电流表的示数增大，电压表的示数减小．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题：探究电流与电阻的关系．
（5）在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，求滑动变阻器接入电路的阻值．设电源电压为5.50V．

Answer 1

分析 （1）由磁感线的方向确定条形磁铁的磁极，由小磁针N极受力确定N极指向；
（2）由图象可知随B的变大，电阻逐渐变大，但要注意磁敏电阻在没放入磁场前已经有阻值；
（3）由欧姆定律可知电阻的阻值，由这个阻值可以图象出找到对应的坐标点，即可求得对应的磁感应强度；由位置的变化可得出电阻的变化，由电路的特点可知电流的变化及电压的变化；
（4）改变电阻，可探究电流和电阻的关系；
（5）由图可知没有磁场时的磁敏电阻的阻值，再由欧姆定律及串联电路的特点求得总电阻，两者的差值为滑动变阻器的阻值．

解答 解：（1）由图知磁感线从右端发出，故右端为N极、小磁针N极应指向磁感线的方向，即N极向右，甲符合条件．
（2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；没有磁场时，磁敏电阻的阻值也不为零故图象不过原点．
（3）①让滑动变阻器控制电流，即接法如图

②由I=$\frac{U}{R}$得，电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.50V}{0.003A}$=500Ω．
③由图象中可看出电阻是500Ω时，磁感线强度为1.0T．
④将电阻由1移到2时，磁感线强度变小，磁敏电阻变小，则电路中电流增大，除磁敏电阻外，其他电阻不变，则得其他电阻上的电压增大，电源电压不变，故加在磁敏电阻上的电压减小．
（4）磁敏电阻的阻值可发生变化，利用电流表和电压表可可探究电流与电阻的关系；
（5）由图可知，移出磁场时，磁敏电阻为R=100Ω，
②由I=$\frac{U}{R}$得，电路中总电阻R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{5.50V}{0.010A}$=550Ω，滑动变阻器的阻值为R_滑=R_总-R=550Ω-100Ω=450Ω；
故答案为：（1）N；甲；（2）增大；放入磁场前，磁敏电阻不为零；（3）②500；③1；④增大；减小；（4）探究电流与电阻的关系；（5）滑动变阻器接入电路的阻值为450Ω．

点评 本题问题较多，但只要能将其拆分为几个小题来处理即可简单化解：如（1）考查的是条形磁铁的磁场分布特点，（2）考查图象的分析，（3）考查电路知识，（4）考查对电学实验的掌握，（5）考查串联电路的特点．