Question

8．阅读短文，回答问题：
巨磁电阻效应
1988年阿尔贝•费尔和彼得•格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”．
格林贝格尔发现，并非任意两种不同种金属的三层复合膜都具有“巨磁电阻效应”．三层膜中，只有两侧是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，中间一层是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”．
用R₀表示未加磁场时复合膜的电阻，R表示加入磁场后复合膜的电阻．实验测得，铁、铬组成复合膜的$\frac{R}{{R}_{0}}$与磁场强度的关系如图乙所示．三条图线中铁膜层的厚度均是3nm，图线1、图线2和图线3中铬膜层的厚度分别是1.8nm、1.2nm和0.9nm．
1994年IBM公司利用“巨磁电阻效应”，研制出“新型读出磁头”，用于家用计算机的硬盘中．这种磁头将磁场对复合膜阻值的影响转换成电压的变化来读取信息．

（1）以下三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是B．
A．铁/钴/铁   B．钴/铜/钴   C．金/铝/金  D．铜/铁/铜
（2）图乙中所加磁场强度逐渐增强时，图线3对应复合膜的阻值的变化情况是先减小后不变．
（3）“新型读出磁头”可将微弱的磁信息转化为电信息．该转化过程是（是/不是）利用电磁感应原理．
（4）图乙中当磁场强度是20单位时，下列分析正确的是D
A．图线1的阻值最大               B．图线3的阻值最大
C．图线1的阻值变化最显著         D．图线3的阻值变化最显著
（5）图丙中“A…E”是家用计算机硬盘某磁道．铁、铬复合膜的“新型读出磁头”中电流I保持恒定．磁头从左向右匀速经过该磁道的过程中，磁头两端电压U变化情况如图丁所示．如果用1表示有磁区域，0表示无磁区域，则用1和0表示图丙中ABCDE是01100．

Answer 1

分析 （1）由题意知：组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”．
那么给出的四组物质中，只需找到一个是磁性物质，而另一种是非磁性金属即可．
（2）从图象判断$\frac{R}{{R}_{0}}$的比值随磁场强度的变化规律做出解答；
首先从图中读出1.7nm时，R、R₀的比值大小，若比值较小，说明此时在磁场的作用下，阻值的变化较为剧烈，符合“巨磁电阻效应”；若比值趋近于1，则情况正好相反．
（3）此问可从（“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息）中来得出结论．
（4）图中找出，在发生“巨磁电阻效应”时，R、R₀的比值的大小变化，可判断出R、R₀的大小关系．
（5）由“巨磁电阻效应”知，“新型读出磁头”在磁场的影响下，阻值会变小，相应的电流会变大，但电流是不变的，所以可以判断此过程中电压的变化，故可理解图象中的信息．

解答 解：（1）由题意知，组成层膜的两种金属有一种是易磁化的金属铁钴镍中的其中一种，另一种是不易被磁化的，故选B；
（2）由图乙可知，图线3在磁场强度变大时，$\frac{R}{{R}_{0}}$的比值先迅速减小，远小于1，再不变，说明电阻R也是先减小，后不变的；
（3）“新型读出磁头”将磁场对复合膜阻值的影响转化为电流，即将磁场的变化（磁信息）转化电流的变化（电信息）该转化过程是利用电磁感应原理．
（4）同（2），由图知：当复合膜发生“巨磁电阻效应”时，$\frac{R}{{R}_{0}}$的比值是图线1的最大，图线3的最小，说明图线3的变化最为明显，但不能判定阻值的具体大小；因此，选项D符合题意．
（5）在丁图中，由“巨磁电阻效应”知，有磁时电阻变小，由于电流保持恒定，所以电压要变小． 即有磁时电压小 无磁时电压大．根据丁图可知应为01100；
故答案为：（1）B；（2）先减小后不变；（3）是；（4）D；（5）01100．

点评 本题为信息给予题，考查了巨磁效应的相关知识，题中给出的信息有限，需要我们学会从众多文字中寻找答案并加以分析，难度较大．