Question

11．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4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．
（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图磁场中各处的磁感应强度．

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

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．实验电路连接如图3所示．
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．
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1.0T．
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：磁敏电阻的阻值与磁场方向是否有关？．
（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）利用磁极间的作用规律可以确定在1处放置的小磁针静止时的指向．
（2）根据图3所示的磁敏电阻的阻值随磁感应强度变化的图象可以两者之间的关系．
（3）②通过表格中的数据，利用欧姆定律可以求得该磁敏电阻的阻值．再根据求得的磁敏电阻的阻值；
③结合图象，即可确定该位置的磁感应强度的大小．
④磁敏电阻从1处移至2处，磁场强度减弱，由此知磁敏电阻的阻值变化，由串联电路特点和欧姆定律判断电流表和电压表示数变化．
（4）磁场有强弱，磁敏电阻与磁场强弱有关，磁场是有方向的，由此可猜想磁敏电阻与磁场方向是否有关；
（5）磁敏电阻从待测磁场中移出，即磁敏电阻所在处磁感应强度为0，由图知此时磁敏电阻的阻值，由串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的阻值．

解答 解：
（1）在磁铁的周围，磁感线从磁体的N极出来回到S极，由此可知该磁极是N极．放在1位置的小磁针，靠近磁体的N极，由于异名磁极相互吸引，所以该磁针静止时，其S极向左N极向右．故甲图正确．
（2）根据图4所示的磁敏电阻 R 的阻值随磁感应强度B变化的图象可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而增大．
（3）②由表中数据知，当在磁敏电阻两端加的电压U为1.50V时，通过磁敏电阻的电流I为3.00mA，即：3×10^-3A，
所以磁敏电阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{3×1{0}^{-3}A}$=500Ω，
③根据图4所示的磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象可知，磁敏电阻的阻值为500Ω时，对应的磁感应强度为1.0T．
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，磁感线变稀，磁敏电阻所在磁场处的磁性减弱，所以磁敏电阻的阻值变小，其它条件不变，电路中电阻变小，由欧姆定律可得电路中电流变大，故电流表示数增大；由U=IR知，滑动变阻器分得电压变大，所以磁敏电阻分得电压减小；
（4）磁场有强弱，磁敏电阻与磁场强弱有关，磁场是有方向的，由此可猜想磁敏电阻与磁场方向是否有关？所以可以探究磁敏电阻的阻值与磁场方向是否有关？
（5）由欧姆定律可得，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，磁敏电阻所在处磁感应强度为0，由图4知此时磁敏电阻的阻值R′=100Ω，
电流表的示数为10.0mA时电路的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I′}$=$\frac{5.50V}{10.0×1{0}^{-3}A}$=550Ω，
所以滑动变阻器此时连入电路的阻值：
R_滑=R_总-R′=550Ω-100Ω=450Ω．
故答案为：（1）N；甲；
（2）增大；
（3）②500；③1.0； ④增大；减小；
（4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
（5）滑动变阻器接入电路的阻值为450Ω．

点评 在初中阶段，对于应用磁感线的方向来表示磁场方向进行了重点介绍，但对于利用磁感线的疏密程度来表现磁场的强弱，课本中并没有介绍，认真审题，通过题目中的信息可以得到两者之间的关系．此题考查了对新知识的整合能力．还考查了串联电路特点和欧姆定律的应用．