在物理学中,磁感应强度(用字母B表示,国际单位是特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱,磁感应强度B越大,磁场越强;磁感线形象、直观描述磁场,磁感线越密,磁场越强.
(1)左图为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.由图可知,该磁极为______极,若在1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是右图中的______.
(2)如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化,则这种电阻叫磁敏电阻.某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图所示.根据图线可知,磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而______.图线没有过坐标原点,是因为______.
(3)利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量上图磁场中各处的磁感应强度.
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处.吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路,所提供的实验器材如图所示,其中磁敏电阻所处的磁场未画出.请你将该实验电路连接完整.
②正确接线后,测得的数据如上表所示.该磁敏电阻的测量值为______Ω.
③根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知,1处的磁感应强度为______T.
④在实验过程中,仅将磁敏电阻从1处移至2处,其它条件不变,那么电流表的示数______,电压表的示数______.(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)就现有的实验器材和电路,请提出一个有意义的可供探究的物理问题:______.
(5)在上述电路中,将该磁敏电阻从待测磁场中移出,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为10.0mA时,求滑动变阻器接入电路的阻值.设电源电压为5.50V.
答案:
分析:(1)由磁感线的方向确定条形磁铁的磁极,由小磁针N极受力确定N极指向;
(2)由图象可知随B的变大,电阻逐渐变大,但要注意磁敏电阻在没放入磁场前已经有阻值;
(3)由欧姆定律可知电阻的阻值,由这个阻值可以图象出找到对应的坐标点,即可求得对应的磁感应强度;由位置的变化可得出电阻的变化,由电路的特点可知电流的变化及电压的变化;
(4)可以考虑磁场方向及磁场的分布对磁敏电阻的影响;
(5)由图可知没有磁场时的磁敏电阻的阻值,再由欧姆定律及串联电路的特点求得总电阻,两者的差值为滑动变阻器的阻值.
解答:解:(1)由图知磁感线从右端发出,故右端为N极、小磁针N极应指向磁感线的方向,即N极向右,甲符合条件.
(2)由图可以看出,磁场增强时,磁敏电阻的阻值增大;没有磁场时,磁敏电阻的阻值也不为零故图象不过原点.
(3)①让滑动变阻器控制电流,即接法如图
②由R=得:R==500Ω
③由图象中可看出电阻是500Ω时,磁感线强度为1.0T
④将电阻由1移到2时,磁感线强度变小,磁敏电阻变小,则电路中电流增大,除磁敏电阻外,其他电阻不变,则得其他电阻上的电压增大,电源电压不变,故加在磁敏电阻上的电压减小.增大、减小
(4)可以考虑磁场的一些性质:如磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗?(或磁场分布是否具有空间对称性?或磁极受撞击后磁场强弱是否改变?)
(5)由图可知,移出磁场时,磁敏电阻为
R=100Ω
根据欧姆定律,电路中总电阻
R总=
解得滑动变阻器的阻值为
R滑=R总-R=550Ω-100Ω=450Ω;
故答案为:(1)N(北)、甲
(2)增大、放入磁场前,磁敏电阻不为0;
(3)①接法如上图;②500;③1.0;④增大、减小;
(4)磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗?(或磁场分布是否具有空间对称性?或磁极受撞击后磁场强弱是否改变?)
(5)滑动变阻器的阻值为450Ω.