2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家。材料的電阻隨磁場(chǎng)的增加而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。
若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中RB、RO分別表示有、無(wú)磁敏電阻的阻值。為了測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測(cè)量磁敏電阻處于磁場(chǎng)中的電阻值RB。請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)。

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量磁場(chǎng)中該磁敏電阻阻值的電路，在圖2的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（磁敏電阻及所處磁場(chǎng)已給出，待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場(chǎng)對(duì)電路其它部分的影響）。要求誤差較小。
提供的器材如下：

A.磁敏電阻，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值
B.滑動(dòng)變阻器R，全電阻約
C.電流表，量程2.5mA,內(nèi)阻約
D.電壓表，量程3V，內(nèi)阻約3k
E.直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)
F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干
（2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測(cè)磁場(chǎng)中，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表：
 
1
2
3
4
5
6
U（V）
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I（mA）
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測(cè)量值RB=         ，結(jié)合圖1可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感
應(yīng)強(qiáng)度B＝          T。
（3）試結(jié)合圖1簡(jiǎn)要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？
（4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對(duì)稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？
（1）見(jiàn)解析圖
（2）1500；0.90
（3）在0～0.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）；在
0. 4～1.0T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）
（4）磁場(chǎng)反向，磁敏電阻的阻值不變。
（1）當(dāng)B＝0.6T時(shí)，磁敏電阻阻值約為6×150Ω＝900Ω，當(dāng)B＝1.0T時(shí)，磁敏電阻阻值約為11×150Ω＝1650Ω．由于滑動(dòng)變阻器全電阻20Ω比磁敏電阻的阻值小得多，故滑動(dòng)變阻器選擇分壓式接法；由于，所以電流表應(yīng)內(nèi)接．電路圖如圖所示．

（2）方法一：根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以求得磁敏電阻的阻值分別為：，，，
，，
故電阻的測(cè)量值為（1500－1503Ω都算正確．）
由于，從圖1中可以讀出B＝0.9T
方法二：作出表中的數(shù)據(jù)作出U－I圖象，圖象的斜率即為電阻（略）．
（3）在0～0.2T范圍，圖線為曲線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或非均勻變化）；在0.4～1.0T范圍內(nèi)，圖線為直線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）；
（4）從圖3中可以看出，當(dāng)加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的磁場(chǎng)時(shí)，磁敏電阻的阻值相等，故磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)．
本題以最新的科技成果為背景，考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力．從新材料、新情景中舍棄無(wú)關(guān)因素，會(huì)看到這是一個(gè)考查伏安法測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題，及如何根據(jù)測(cè)得的U、I值求電阻．第（3）、（4）問(wèn)則考查考生思維的靈敏度和創(chuàng)新能力．總之本題是一道以能力立意為主，充分體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的三維目標(biāo)，考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、獲取新知識(shí)的能力、建模能力的一道好題．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

一個(gè)電燈，電阻為4R，試設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使電燈兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，可利用的器材有：一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為


 
,內(nèi)阻為的電源；一個(gè)最大阻值為R的滑動(dòng)變阻器；開關(guān)、導(dǎo)線若干。

  （1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
（2）燈泡兩端電壓可調(diào)節(jié)的范圍是多少?

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）
在用電流表和電壓表測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中：
（1）請(qǐng)你用實(shí)線代替導(dǎo)線把實(shí)物圖連成實(shí)驗(yàn)電路，注意兩個(gè)電表選用適當(dāng)量程，并要求滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片在左端時(shí)其電阻值最大；

（2）某同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出U－I圖線，根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝_______V，內(nèi)阻r＝_______Ω（結(jié)果要求保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。
 
1
2
3
4
5
6
U／V
1.37
1.32
1.24
1.16
1.10
1.05
I／A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
 

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

條形磁鐵插在閉合線圈中，如圖所示，磁鐵向外拔出過(guò)程中，甲同學(xué)判定線圈上感應(yīng)電流方向由右向左，理由是條形磁鐵外部磁感線從北極發(fā)出進(jìn)入南極，所以穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)方向向下……；乙同學(xué)判定線圈上感應(yīng)電流方由左向右，理由是條形磁鐵內(nèi)部磁感線由S極指向N極，所以穿過(guò)線圈的原磁場(chǎng)方向向上……．你認(rèn)為_______同學(xué)判定的結(jié)果正確。正確的理由是___________．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

在“伏安法測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器電阻大小，測(cè)量并記錄多組路端電壓和相應(yīng)電流值，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，與預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析，他所連接的電路可能是如圖所示電路圖中的                  （   ）
U/V
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
I/A
0.18
0.21
0.25
0.27
0.30
0.33
   

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示電路，用伏安法測(cè)量電阻的大小。電阻R=320Ω時(shí)，電流表的示數(shù)是15 mA，電壓表的示數(shù)是4.5 V。如果用這個(gè)電路測(cè)量未知電阻，電流表的示數(shù)是13 mA，電壓表的示數(shù)是5.2 V，則電阻的大小是（ ）
A．>420ΩB．400Ω<<420Ω
C．=420ΩD．無(wú)法確定

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：實(shí)驗(yàn)題

一電流表頭的滿偏電流，內(nèi)阻，欲將其改裝成如圖所示的兩個(gè)量程的電壓表，則　　Ω，　　Ω。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

有一電阻值約為20Ω、額定功率約為7.2W的燈泡，現(xiàn)準(zhǔn)備用伏安法測(cè)量多組數(shù)據(jù)，借助I～U圖象較準(zhǔn)確地測(cè)其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：
A．電流表（量程O～3A，內(nèi)阻約O.1Ω）
B．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）
C．電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）
D．電壓表（量程O～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器（阻值O～10Ω，額定電流2A）
F．直流電源（電動(dòng)勢(shì)12V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)及導(dǎo)線若干
①若此電阻為金屬絲繞制而成，用螺旋測(cè)微器測(cè)得該金屬絲的直徑如圖所示，則金屬絲的直徑為______mm．
②要使測(cè)量誤差盡量小，電流表應(yīng)選擇______，電壓表應(yīng)選擇______．（填序號(hào)字母）
③按實(shí)驗(yàn)要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
④試將題圖所示器材連成實(shí)驗(yàn)電路．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，為了安全、準(zhǔn)確、方便地完成實(shí)驗(yàn)：
①除電源（電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻很小）、電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ），待測(cè)電阻絲（約3Ω）、導(dǎo)線、開關(guān)外，電流表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______（選填下列器材的字母符號(hào)）．
A．電流表A1（量程600mA，內(nèi)阻約1Ω）電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約0.02Ω）
B．滑動(dòng)變阻器R1（總阻值10Ω）滑動(dòng)變阻器R2（總阻值100Ω）
②若用如圖所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻，電壓表的左端應(yīng)與電路中的______點(diǎn)相連（選填“a”或“b”）．若某次測(cè)量中，金屬絲的長(zhǎng)度為l，直徑為D，電壓表和電流表讀數(shù)分別為U和I，請(qǐng)用上述直接測(cè)量的物理量（D、l、U、I）寫出電阻率ρ的計(jì)算式：ρ=______．

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