Question

11．巨磁效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場中急劇減小的現(xiàn)象．這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁、電之間信號轉(zhuǎn)換的靈敏度，從而引了了現(xiàn)代硬盤生產(chǎn)的一場革命．如圖是說明巨磁電阻特性的示意圖，圖中GMR是巨磁電阻．
（1）如果先閉合S₂，再閉合S₁，指示燈的亮度變亮（變亮、變暗、不變）；
（2）閉合S₁、S₂后，向左（左、右）調(diào)節(jié)滑片P，會發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)變小；如果此過程中，電壓表的示數(shù)是由3V變成2V，且通過指示燈的電流在0.2A 和0.3A之間變化，則燈泡的電阻是10Ω，指示燈所在電路電源電壓是5V（忽略燈絲電阻的變化）．

Answer 1

分析 （1）閉合S₂時，指示燈與GMR串聯(lián)，電壓表測GMR兩端的電壓，閉合S₁時，電磁鐵有磁性，根據(jù)GMR與磁性之間的關(guān)系判斷其阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，利用P=I²R可知指示燈功率的變化，進一步判斷亮暗的變化；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知GMR阻值的變化，從而確定磁場的變化，進一步確定通過電磁鐵電流的變化和滑片移動的方向；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律表示出右圖中電源的電壓，根據(jù)電源的電壓不變得出等式即可求出指示燈的電阻，進一步求出電源的電壓．

解答 解：（1）先閉合S₂，再閉合S₁時，GMR所處的位置由無磁場變?yōu)橛写艌�，GMR的阻值減小，由圖電路的總電阻減小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，由圖中的電流增大，
由P=I²R可知，指示燈的實際功率增大，指示燈變亮；
（2）因串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，
所以，電壓表的示數(shù)變小時，GMR的阻值變小，GMR所處磁場的磁性增強，
則通過電磁鐵的電流增大，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，即滑片左移；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_GMR=3V時，電路中的電流I₁=0.2A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_GMR+I₁R_L=3V+0.2A×R_L，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_GMR′=2V時，電路中的電流I₂=0.3A，
則電源的電壓：
U=U_GMR′+I₂R_L=2V+0.3A×R_L，
因電源的電壓不變，
所以，3V+0.2A×R_L=2V+0.3A×R_L，
解得：R_L=10Ω，
電源的電壓U=U_GMR+I₁R_L=3V+0.2A×10Ω=5V．
故答案為：（1）變亮；（2）左；10Ω；5．

點評 本題以巨磁效應(yīng)為背景考查了串聯(lián)電路特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，明確兩電路的聯(lián)系是解題的關(guān)鍵，要注意右圖中電流與電壓表示數(shù)的對應(yīng)關(guān)系．