Question

2．在學(xué)習(xí)電磁轉(zhuǎn)化的知識后，小強(qiáng)同學(xué)發(fā)現(xiàn)不同的磁體的磁場強(qiáng)弱是不一樣的．他想知道磁場的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)呢？
經(jīng)過查詢他知道，磁場的強(qiáng)弱稱為磁場強(qiáng)度，用符號B表示，其單位是特拉斯，用符號T表示；他還查得磁感電阻的阻值與磁場強(qiáng)度有關(guān)，利用這種關(guān)系可以表示磁場強(qiáng)度．他網(wǎng)購了磁敏電阻，其中磁敏電阻的說明書中有如圖甲所示的磁感電阻R隨磁場強(qiáng)度B變化的圖象．

（1）若實(shí)驗(yàn)室可提供的器材如下：兩塊不同磁場強(qiáng)度的電阻、兩節(jié)干電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、導(dǎo)線，現(xiàn)在要測定圖乙所示的蹄形磁鐵間的磁場強(qiáng)度．
①請?jiān)趫D乙虛線框中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)用電路圖；
②實(shí)驗(yàn)對電流表的要求使用毫安表（磁場強(qiáng)度約為0.8T）；
③某同學(xué)正確實(shí)驗(yàn)后，測得磁敏電阻R兩端的電流和電壓的數(shù)據(jù)如下（未標(biāo)明單位），則該處磁場強(qiáng)度約為1特拉斯，這里測量對組數(shù)據(jù)的目的是減小誤差．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓表示數(shù)/V	0.45	0.91	1.49
電流表示數(shù)	0.3	0.6	1.0

（2）小強(qiáng)通過實(shí)驗(yàn)證明磁場強(qiáng)度與磁體本身有關(guān)后，進(jìn)一步猜想磁場強(qiáng)度還可能與位置有關(guān)：
①為了驗(yàn)證這一猜想，實(shí)驗(yàn)時(shí)，磁感電阻在磁場中的位置發(fā)生改變（選填“保持不變”或“發(fā)生改變”）；
②如果猜想正確，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象會(huì)是電流表和電壓表的示數(shù)改變．

Answer 1

分析 （1）①將電阻與滑動(dòng)變阻器開關(guān)以及電流表串聯(lián)，電壓表測量電阻兩端的電壓，通過觀察電流表和電壓表的示數(shù)即可判斷電阻與磁場的關(guān)系；
②根據(jù)圖象讀出0.8T時(shí)磁感電阻的阻值，計(jì)算出此時(shí)電路中的電流，從而可判斷電流表的要求；
③首先確定電流的單位，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出三次的電阻值，然后求平均值，然后根據(jù)上表中查出電阻對應(yīng)的磁場強(qiáng)度；
（2）①要探究磁感電阻是否與在磁場中的位置有關(guān)，應(yīng)該改變位置，其它條件不變；
②與電阻與位置有關(guān)，改變位置，電阻應(yīng)該發(fā)生變化，由此推測現(xiàn)象．

解答 解：
（1）①利用伏安法測出磁敏電阻R的在蹄形中的電阻，由甲圖象可得到其磁場強(qiáng)度，由此設(shè)計(jì)電路圖：

②由圖象知，當(dāng)磁場強(qiáng)度約為0.8T時(shí)，磁感電阻的阻值為1200Ω，電源電壓為3V，所以電路中的最大電流值I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{1200Ω}$=0.0025A=2.5mA，所以電流表需用毫安表；
③由表格中電流表的示數(shù)知，電流的單位應(yīng)為毫安；
由R=$\frac{U}{I}$可知，三次所測電阻值分別為：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；
從圖象中讀出電阻為1505Ω時(shí)，對應(yīng)的磁場強(qiáng)度大約為1特拉斯；
測量多組數(shù)據(jù)，是為了減小誤差；
（2）①要探究磁場強(qiáng)度是否與位置有關(guān)，應(yīng)改變磁感電阻在磁場中的位置；
②如果磁感電阻的阻值與在磁場中的位置有關(guān)，則改變位置后，其阻值改變，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)應(yīng)該發(fā)生變化．
故答案為：（1）①見上圖；②使用毫安表；③1；減小誤差；（2）①發(fā)生改變；②電流表和電壓表的示數(shù)改變．

點(diǎn)評 知道溫度和磁場方向都影響電阻的大小，會(huì)用控制變量法分析問題；解決此題的關(guān)鍵是能夠從圖象中確定電阻值與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系．