Question

法國科學(xué)家阿爾貝?費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得?格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．小明設(shè)計(jì)了如圖所示電路，用通電螺線管產(chǎn)生的磁場研究巨磁電阻性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
A．?dāng)嚅_S₁，閉合S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂滑片，測量不加磁場時(shí)GMR的電阻，兩電表讀數(shù)如表所示：

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3	4
U/V	1.00	1.30	2.00	2.60
I/mA	2.00	2.50	4.00	5.00

B．保持R₂滑片位置不動(dòng)，將R₁的滑片移到某一位置，閉合S₁、S₂，記錄兩表讀數(shù)，再將電源E₁反向連接，兩表讀數(shù)不變．
C．保持步驟B中R₂滑片位置不動(dòng)，將R₁的滑片移到另一位置，重復(fù)步驟B三次．
D．閉合S₁、S₂，保持R₂滑片位置不動(dòng)，向左移動(dòng)R₁滑片，電流表的示數(shù)變�。�

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3	4	5
U/V	0.45	0.91	1.50	1.79	2.71
I/mA		0.60	1.00	1.20	1.80

E．閉合S₁、S₂，保持R₁滑片位置不動(dòng)，向下移動(dòng)R₂滑片，兩表讀數(shù)如表所示（序號1的電流如圖所示）：
完成以下問題：
（1）步驟A中，閉合S₂前變阻器R₂滑片應(yīng)置于______（上/下）端，由步驟A中數(shù)據(jù)計(jì)算不加磁場時(shí)GMR的電阻值為______Ω；（注意電流的單位）
（2）步驟B是為了研究磁場的______（強(qiáng)弱/方向/強(qiáng)弱和方向）對巨磁電阻的影響；步驟E中電流表的讀數(shù)是______
mA；
（3）在物理實(shí)驗(yàn)中，通常要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，步驟C中小明將B再重復(fù)了三次．以下實(shí)驗(yàn)中與本步驟重復(fù)目的相同的是______；
A．測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，測量不同電壓下的實(shí)際功率
B．探究杠桿的平衡條件時(shí)，多測量幾組數(shù)據(jù)得出結(jié)論
C．測量課本長度時(shí)要測量三次取平均值
（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)寫出巨磁電阻性質(zhì)：
a．______；
b．______．（只要寫兩條）

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器應(yīng)處于最大阻值處，防止電路中電流過大燒壞電路元件；根據(jù)歐姆定律結(jié)合步驟A中數(shù)據(jù)求出各自對應(yīng)的電阻，然后求出平均值即可得出不加磁場時(shí)GMR的電阻值．
（2）根據(jù)通電螺線管的極性與電流的方向和纏繞的方式有關(guān)進(jìn)行分析，再根據(jù)電流表的量程和分度值讀出其示數(shù)．
（3）物理實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，有的是為了多次測量求平均值減小誤差；有的是為了多次測量發(fā)現(xiàn)一定的變化規(guī)律；有的是為了多次測量使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮偷贸龅臄?shù)據(jù)寫出巨磁電阻性質(zhì)．
解答：解：（1）閉合開關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器應(yīng)處于最大阻值的上端；
根據(jù)歐姆定律結(jié)合步驟A中每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的電阻為：500Ω、520Ω、500Ω、520Ω，
所以不加磁場時(shí)GMR的電阻值=510Ω．
（2）將電源E₁反向連接時(shí)，改變了通過螺線管電流的方向，從而改變了磁場的方向，故步驟B是為了研究磁場的方向?qū)�巨磁電阻的影響�?br />電流表的量程為0～0.6mA，分度值為0.02mA，故電流表的示數(shù)為0.3mA．
（3）步驟C是研究磁場的強(qiáng)弱對巨磁電阻的影響，小明將B再重復(fù)了三次的目的是使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性；
A、測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，測量不同電壓下的實(shí)際功率的目的是多次測量發(fā)現(xiàn)一定的變化規(guī)律；
B、探究杠桿的平衡條件時(shí)，多測量幾組數(shù)據(jù)得出結(jié)論的目的是使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性；
C、測量課本長度時(shí)要測量三次取平均值的目的是求平均值減小誤差；
故選B．
（4）a．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強(qiáng)而增大；
b．巨磁電阻的阻值與磁場的方向無關(guān)．（在磁場中巨磁電阻的阻值比不加磁場時(shí)大/巨磁電阻的阻值不隨電流（溫度/電壓）的變化而變化/磁場不變時(shí)，通過巨磁電阻的電流與巨磁電兩端的電壓成正比）
故答案為：（1）上；510；（2）方向；0.30；（3）B；
（4）a．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強(qiáng)而增大；b．巨磁電阻的阻值與磁場的方向無關(guān)．（在磁場中巨磁電阻的阻值比不加磁場時(shí)大/巨磁電阻的阻值不隨電流（溫度/電壓）的變化而變化/磁場不變時(shí)，通過巨磁電阻的電流與巨磁電兩端的電壓成正比）．
點(diǎn)評：本題為信息給予題，應(yīng)充分利用題目中給出的條件結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行分析，具有一定的難度．