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1、计算题 2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度。
若图1为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线,其中RB、RO分别表示有、无磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。

(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图2的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0T,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。要求误差较小。
提供的器材如下:

A.磁敏电阻,无磁场时阻值
B.滑动变阻器R,全电阻约
C.电流
表,量程2.5mA,内阻约
D.电压
表,量程3V,内阻约3k
E.直流电源E,电动势3V,内阻不计
F.开关S,导线若干
(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:
?
| 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
|
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=?
,结合图1可知待测磁场的磁感
应强度B=?T。
(3)试结合图1简要回答,磁感应强度B在0~0.2T和0.4~1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?
(4)某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻-磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?
参考答案:(1)见解析图
(2)1500;0.90
(3)在0~0.2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在
0. 4~1.0T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)
(4)磁场反向,磁敏电阻的阻值不变。
本题解析:(1)当B=0.6T时,磁敏电阻阻值约为6×150Ω=900Ω,当B=1.0T时,磁敏电阻阻值约为11×150Ω=1650Ω.由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多,故滑动变阻器选择分压式接法;由于
,所以电流表应内接.电路图如图所示.

(2)方法一:根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:
,
,
,
,
,
故电阻的测量值为
(1500-1503Ω都算正确.)
由于
,从图1中可以读出B=0.9T
方法二:作出表中的数据作出U-I图象,图象的斜率即为电阻(略).
(3)在0~0.2T范围,图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1.0T范围内,图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);
(4)从图3中可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关.
本题以最新的科技成果为背景,考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素,会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题,及如何根据测得的U、I值求电阻.第(3)、(4)问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主,充分体现新课程标准的三维目标,考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题.
本题难度:一般
2、实验题 某同学用如图甲所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零)。实验器材的规格如下:

电流表A1(量程200
,内阻R1=300
)
电流表A2(量程30mA,内阻R2=5
)
定值电阻R0=9700
,
滑动变阻器R(阻值范围0~500
)
(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表。
I1( A)
| 120
| 125
| 130
| 135
| 140
| 145
|
I2(mA)
| 20.0
| 16.7
| 13.2
| 10.0
| 6.7
| 3.3
|
?
?
依据表中数据,作出
图线如图乙所示;据图可得,欧姆表内电源的电动势为E=?V,欧姆表内阻为r=?
;(结果保留3位有效数字)
(2)若某次电流表A1的示数是114
,则此时欧姆表示数约为?
。(结果保留3位有效数字)
参考答案:(1)E= 1.50(1.48~1.51) V? r=15.0(14.0~16.0)
(2) 47.5(47.0~48.0)
(3分)
本题解析:(1)由闭合电路欧姆定律得图象与纵坐标的交点为电动势,图象的斜率绝对值为欧姆表内阻;欧姆表内电源的电动势E=150μA×(300+9700)=1.50V;图象的斜率绝对值为欧姆表内阻,故内阻约为
=15.0Ω,(2)由闭合电路欧姆定律知
,则
=0.024A,故欧姆表的示数
=47.5
。电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法,在学习中要掌握读数及画图的能力,要结合公式理解图象中点、线、交点及截距的意义。
本题难度:简单
3、简答题 某同学在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中,连接的测量电路(如图)中有一处错误,连线的编号是______.

参考答案:由图示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,连接电流表的接线接在滑片上,这是错误的,即连续④错误,该线应接在滑动变阻器坐上或右上接线柱上;
故答案为:④.
本题解析:
本题难度:一般
4、填空题 要用多用电表测量一个阻值约为R=60Ω的电阻,请从下列各操作中,选出能比较准确地测定该电阻和符合多用电表安全使用规则的几项,并将他们按合理顺序填写在后面的空白处。(已知电表正中间的示数是40)
A.旋动转换开关,使其尖端对准欧姆档×10处
B.将两表笔分别接到R的两端,读出R的阻值
C.旋动转换开关,使其尖端对准欧姆档×1处
D.将两表笔短接,调节“Ω”调零旋钮,使指针恰好对准欧姆刻度线的零刻度