Question

5．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T．为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小聪设计了如图1所示的电路，图甲中电源电压为6V，R₁为磁感电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2所示．

（1）闭合开关S₁和S₂，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，这说明磁感电阻R₁处的磁感应强度B逐渐增大．（选填“增大”或“减小”）
（2）闭合开关S₁和S₂，保持滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R₁，测出R₁离电磁铁左端的距离s与对应的电流表示数I，算出R₁处磁感应强度B的数值如表．请计算s=5cm时，B=0.4T．

s/cm	1	2	3	4	5	6
I/mA	10	12	15	20	30	46
B/T	0.68	0.65	0.60	0.51		0.20

（3）综合以上实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大；离电磁铁越远，磁感应强度越小．

Answer 1

分析 （1）闭合开关S₁和S₂，图乙中根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，进一步可知磁感应强度的变化；图甲中根据欧姆定律可知R₁阻值的变化，分析R₁的阻值与磁感应强度B的关系得出即可；
（2）由表格数据可知s=5cm时甲电路中的电流，根据欧姆定律求出R₁的阻值，根据图2可知磁感应强度的大小；
（3）分析实验数据得出磁感应强度与电流和离电磁铁距离的关系．

解答 解：
（1）闭合开关S₁和S₂，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I=$\frac{U}{R}$可知，乙电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，即磁感电阻R₁处的磁感应强度B逐渐变大；
图甲中电流表的示数逐渐减小，由R=$\frac{U}{I}$可知，R的电阻变大，由图2可知，磁感电阻R₁处的磁感应强度B逐渐变大，；
综上可知，磁感电阻R₁处的磁感应强度B逐渐增大；
（2）由表格数据可知，s=5cm时，甲电路中的电流I=30mA=0.03A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，磁感电阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω，
由图2可知，对应的磁感应强度是0.4T；
（3）图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，则电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大；
由表格数据可知，R₁离电磁铁左端的距离s越大时，磁感应强度越小；
故可得结论：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大；离电磁铁越远，磁感应强度越小．
故答案为：（1）增大；（2）0.4；（3）增大；小．

点评 本题考查了电路的动态分析和欧姆定律的应用等，分析图象和表格数据得出有用的信息是关键．