Question

11．在物理學(xué)中，磁場的強弱用磁感應(yīng)強度（B）表示，國際單位為特斯拉（T）．磁場越強，磁感應(yīng)強度越大．
小明同學(xué)為了測量磁場的強弱，設(shè)計了如圖甲所示的電路，根據(jù)要求回答下列問題：
（1）在圖甲所示的電路中，若將開關(guān)S₁閉合，電磁鐵左端為S極，若將滑動變阻器R₁的滑片由當(dāng)前位置向右移動，則位置“1”的磁場減弱（填“增強”、“減弱”或“不變”）；

（2）按圖甲所示電路正確接線后，閉合開關(guān)S₁和S₂，保持R₁滑片在圖示位置不變，移動滑動變阻器R₂的滑片，兩電表測量的數(shù)據(jù)如表：

	1	2	3	4
U（V）	0.00	1.50	1.79	2.71
I（mA）	0.00	1.00	1.20	1.80

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，算出磁敏電阻的測量值R_B=1500Ω．
②若圖乙為該磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應(yīng)強度特性曲線，其中R_B、R₀分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值，已知磁敏電阻無磁場時阻值R₀=150Ω，則待測磁場的磁感應(yīng)強度B=0.90T．
（3）分析圖乙曲線可知，磁感應(yīng)強度B在0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律是磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化（或均勻變化）．
（4）小明同學(xué)又想利用磁敏電阻的特性，測量輪子的轉(zhuǎn)速．他設(shè)計的方案如圖丙所示，其中小磁鐵是固定在輪邊緣的，磁敏電阻置于輪子附近某處不動．請你簡述該裝置的測速原理：閉合開關(guān)S₂，保持R₂滑片位置不變．當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，測出電流表（或電壓表）示數(shù)變化的頻率，即可知輪子的轉(zhuǎn)速多少．

Answer 1

分析 （1）觀察圖甲，利用安培定則可判斷電磁鐵的極性．再根據(jù)滑動變阻器滑片的移動，判斷對電路中電流的影響，電流越大，磁場越強，反之，磁場越弱；
（2）①從表中讀出電壓與電流值，利用歐姆定律可計算電阻R_B的大��；
②根據(jù)R_B與R₀的值可得出縱坐標(biāo)的位置，再從圖中可讀出橫坐標(biāo)所指示的磁感應(yīng)強度B；
（3）通過讀圖乙可得出磁感應(yīng)強度B在0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律；
（4）分析圖丙可知，當(dāng)電路固定時，輪子的轉(zhuǎn)動會使磁敏電阻受到的磁力周期性變化，從而引起電流表和電壓表示數(shù)的周期性變化，據(jù)此可描述其測速原理．

解答 解：
（1）讀圖甲可知，當(dāng)S₁閉合時，從流從電磁鐵左端流入，右端流出，根據(jù)安培定則，電磁鐵右端為N極，左端為S極；當(dāng)R₁的滑片向右移動時，變阻器阻值增大，電路中電阻增大，電流減小，電磁鐵磁性會相應(yīng)減弱；
（2）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求三次測量的平均值，
則磁敏電阻的測量值R_B=（$\frac{1.5V}{0.001A}$+$\frac{1.79V}{0.0012A}$+$\frac{2.71V}{0.0018A}$）÷3=1500Ω；
②觀察圖乙，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，則縱坐標(biāo)$\frac{{R}_{B}}{{R}_{0}}$=$\frac{1500Ω}{150Ω}$=10，讀圖可知，此時所對應(yīng)的B的值為0.90T；
（3）分析圖乙曲線可知，磁感應(yīng)強度B在0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律是磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度均勻變化（或磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度的增大而增大）；
（4）觀察圖丙，分析裝置的工作原理可知，輪子的轉(zhuǎn)動會使磁敏電阻受到的磁力周期性變化，從而引起電流表和電壓表示數(shù)的周期性變化，因此，具體過程為：閉合開關(guān)S₂，保持R₂滑片位置不變．當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，測出電流表（或電壓表）示數(shù)變化的頻率，即可知輪子的轉(zhuǎn)速多少．
故答案為：
（1）S；  減弱；
（2）1500；  0.90；
（3）磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化（或均勻變化）．
（4）閉合開關(guān)S₂，保持R₂滑片位置不變．當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，測出電流表（或電壓表）示數(shù)變化的頻率，即可知輪子的轉(zhuǎn)速多少．

點評 此題的知識較新，出現(xiàn)了初中所未接觸的新概念和物理量，但通過題目中的提示和信息，運動初中的方法細(xì)心作答，同樣可以得出正確的答案．注意理解題意要準(zhǔn)確，得出結(jié)論要嚴(yán)密．有一定的難度．