Question

8．科学家发现某些特殊材料的电阻会因磁场的作用而显著变化．小明同学设计了如图所示的电路，来研究某电阻GMR的大小与有无磁场的关系．请你一起来探究：
（1）闭合开关S₁，则通电螺线管的右边是N极，若想使其磁性增强，则R₁的滑片应该向左端滑动（选填“左”或“右”）．
（2）闭合开关S₂之前，应将R₂的滑片滑到阻值最大处．
（3）断开开关S₁，闭合开关S₂，并移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的几组数据如表所示．由此可知，无磁场时电阻GMR的大小为500Ω．

实验序号	1	2	3	4
U/V	1.00	1.25	2.00	2.50
I/A	2×10-3	2.5×10-3	4×10-3	5×10-3

（4）再闭合开关S₁和S₂，保持R₁滑片位置不变，移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的几组数据如表所示，可分别计算出有磁场时电阻GMR的大小；

实验序号	1	2	3	4
U/V	0.45	0.91	1.50	1.79
I/A	0.3×10-3	0.6×10-3	1×10-3	1.2×10-3

比较以上两组实验数据，可得出电阻GMR的大小与有无磁场的关系是有磁场时，电阻GMR的阻值明显变大．
（5）为了进一步探究电阻GMR的大小与磁场强弱的关系，小明同学接下来应该进行的操作是：闭合开关S₁和S₂，保持R₂的滑片位置不变，移动R₁的滑片，观察电流表的示数是否发生变化．
（6）如果改变通电螺线管中的电流方向，还可以进一步探究电阻GMR的大小与磁场的方向是否有关．

Answer 1

分析 （1）已知电源正负极可以判定电流方向，用右手安培定则可以判定螺线管的极性；由磁性的变化可知电流的变化，从而判断滑片的移动情况．
（2）在闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器滑片应位于最大阻值处；
（3）根据欧姆定律结合表中数据求出各自对应的电阻，然后求出平均值即可得出不加磁场时GMR的电阻值；
（4）要得出结论，分别计算出GMR存在磁场和不存在磁场时的电阻，然后进行比较；
（5）要探究巨磁电阻大小与磁场强弱是否有关，应保持巨磁电阻电路的连接不变，改变通电螺线管的电流即改变磁场磁性的强弱．
（6）通电螺线管的极性与电流方向有关，电流方向改变时，螺线管的极性改变．

解答 解：（1）在电源外部，电流从电源正极流向负极，由安培定则可知，用右手握住螺线管，让弯曲的四指和电流方向保持一致，大拇指所指的方向就是螺线管的N极，即螺线管的右端是N极；若想使其磁性增强，则电路中的电流增大，R₁的阻值变小，故滑片应该向左移动；
（2）在闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器滑片应位于最大阻值处；
（3）根据I=$\frac{U}{R}$结合两电表的四组数据可得：
对应的电阻为：500Ω、500Ω、500Ω、500Ω，
所以不加磁场时GMR的电阻值为500Ω；
（4）有磁场时，GMR的电阻为：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{0.45V}{0.3×1{0}^{-3}A}$=$\frac{0.91A}{0.6×1{0}^{-3}A}$=$\frac{1.50V}{1×1{0}^{-3}A}$=$\frac{1.79V}{1.2×1{0}^{-3}A}$=1500Ω，与无磁场时相比，GMR的电阻明显变大．；
（5）进一步探究“巨磁电阻大小与磁场强弱是否有关”他们接着应进行的操作是：闭合S₁和S₂，保持R₂滑片位置不变，移动滑动变阻器R₁的滑片，测得两电流表的示数．
（6）如果改变通电螺线管中的电流方向，则螺线管的磁场方向改变，还可以进一步探究电阻GMR的大小与磁场的方向是否有关．
故答案为：
（1）N；右；（2）阻值最大处；（3）500；（4）有磁场时，电阻GMR的阻值明显变大；（5）保持R₂的滑片位置不变，移动R₁的滑片；观察电流表的示数是否发生变化；（6）方向．

点评 本题为信息给予题，应充分利用题目中给出的条件结合所学知识进行分析，具有一定的难度．