Question

10．2007年諾貝爾物理學獎授予了兩位發(fā)現“巨磁電阻”效直的物理學家．材料的電阻隨磁場的增加而增大的現象稱為磁阻效應，利用這種效應可以測量磁感應強度．如圖1所示為某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應強度特性曲線，其中R_B、R₀分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值．為了測量磁感應強度B，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值R_B．

（1）某研究性課題小組設計一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路．本著盡量提高測量的精確度的原則，他們在下列器材中選出了必要的器材，正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數據如表：

	1	2	3	4	5	6	7	8
U（V）	0.00	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I（mA）	0.00	0.40	0.79	1.21	1.59	2.02	2.39	2.81

根據表的數據，該小組同學電流表選擇的是：D；電壓表選擇的是：F；滑動變阻器選擇的是B（填器材前面的選項字母）．并在圖2的虛線框內畫出他們設計的實驗電路原理圖提供的器材如下：
A．磁敏電阻，無磁場時阻值R₀=100Ω（磁敏電阻及所處磁場已給出，不考慮磁場對電路其它部分的影響）．
B．滑動變阻器R₁，全電阻約10Ω
C．滑動變阻器R₂，全電阻約500Ω
D．電流表A₁，量程3.0mA，內阻約為5Ω
E．電流表A₂，量程500μA，內阻約為15Ω
F．電壓表V₁，量程3V，內阻約為3000Ω
G．電壓表V₂，量程5V，內阻約為5000Ω
H．直流電源E，電動勢5V，內阻不計
I．開關S，導線若干
（2）可求出磁敏電阻的測量值R_B=1000Ω，待測磁場的磁感應強度大小B=0.90T．（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 本題（1）根據表中的最大電流和最大電壓來選擇電流表與電壓表的量程，根據電流從零調可知變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器以方便調節(jié)；根據待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$可知電流表應用內接法；題（2）根據表中數據和電阻定義可求出待測電阻阻值，再根據給出的圖象可讀出B值．

解答 解：（1）根據數據表中的最大電流與最大電壓可知電流表應選擇D，電壓表應選擇F；
由于電流從零調，所以變阻器采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器B以方便調節(jié)；
根據表中數據可求出待測電阻的阻值為1000Ω，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以電流表應用內接法；
即電路應是“分壓內接”電路，如圖所示：

（2）根據R=$\frac{U}{I}$可求出磁敏電阻${R}_{B}^{\;}$=1000Ω；
則$\frac{{R}_{B}^{\;}}{{R}_{0}^{\;}}$=$\frac{1000}{100}$=10，根據圖1可讀出對應的磁感應強度B=0.90T（0.90±0.02均可以）
故答案為：（1）D，F，B，如圖；（2）1000，0.90

點評 應明確：①應根據電路中的最大電流與最大電壓來選擇電流表與電壓表的量程；②當變阻器采用分壓式接法時，應選擇阻值小的變阻器以方便調節(jié)；②當待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，變阻器應用內接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，變阻器應用外接法．