Question

11．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比值一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中R_B、R₀分別表示有、無(wú)磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值．

①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R_B，已知無(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值R₀=150Ω．現(xiàn)將磁敏電阻置入待測(cè)磁場(chǎng)中，在室溫下用伏安法測(cè)得其兩端的電壓和通過(guò)的電流數(shù)據(jù)如表：

	l	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)表可求出磁敏電阻的測(cè)量值R_B=1.5×10³Ω，結(jié)合圖中電阻比值一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.2T．（均保留兩位有效數(shù)字）
②請(qǐng)用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路：將一小量程的電流表G改裝成一能測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀表，要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便．（環(huán)境溫度恒為室溫）
A．磁敏電阻，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值R₀=150Ω
B．電流表G，量程Ig=2mA，內(nèi)阻約50Ω
C．滑動(dòng)變阻器R，全電阻約1500Ω
D．直流電源E，電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻約為1Ω
E．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干
a．在圖2中的虛線框內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)電路圖；
b．改裝后，電流表表盤上電流刻度要轉(zhuǎn)換成磁感應(yīng)強(qiáng)度B．若2.0mA處標(biāo)0T，那么1.0mA處標(biāo)1.3T．（保留兩位有效數(shù)字）
③若測(cè)電阻時(shí)用的是電流表外接法，則測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度＜真實(shí)值．（填“＞”、“=”、“＜”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律可以求出磁敏電阻的阻值R_B，再求出R_B與R₀比值，再由圖1得出磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）可將靈敏電流表、磁敏電阻、滑動(dòng)變阻器作出串聯(lián)電路；由閉合電路的歐姆定律分析答題．
（3）根據(jù)電流表外接法時(shí)的電壓表分流的影響，明確測(cè)量值和真實(shí)值之間的關(guān)系．

解答 解：（1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，磁敏電阻阻值為：
R_B=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.45V}{0.30×1{0}^{-3}}$=1.5×10³Ω，$\frac{{R}_{B}}{{R}_{0}}$=$\frac{1.5×1{0}^{3}}{150}$=10，
由圖所示圖象可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B=1.2T；
（2）①實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；
②由閉合電路歐姆定律得：I_g=$\frac{E}{{R}_{內(nèi)}}$，R_內(nèi)=$\frac{E}{{I}_{g}}$=$\frac{3}{2×1{0}^{-3}}$=1500Ω，
I′=$\frac{{I}_{g}}{2}$=$\frac{E}{{R}_{內(nèi)}+{R}_{B}}$，則有：R_B=R_內(nèi)=1500Ω，由圖象可知，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2T；
③測(cè)電阻時(shí)采用的是電流表外接法，則由于電壓表的分流使測(cè)量電流大于真實(shí)電流；故測(cè)量值小于真實(shí)值；
故答案為：（1）1.5×10³，1.2；（2）①如圖所示； ②1.2；③＜

點(diǎn)評(píng) 本題為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真審題、根據(jù)題意獲取所需信息、分析清楚圖象、應(yīng)用歐姆定律即可正確解題．