Question

法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖．小明设计了如图所示电路，用通电螺线管产生的磁场研究巨磁电阻性质，实验步骤、实验中观察到的现象和部分实验数据如下：
A．断开S₁，闭合S₂，移动滑动变阻器R₂滑片，测量不加磁场时GMR的电阻，两电表读数如表所示：

实验序号	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滑片位置不动，将R₁的滑片移到某一位置，闭合S₁、S₂，记录两表读数，再将电源E₁反向连接，两表读数不变．
C．保持步骤B中R₂滑片位置不动，将R₁的滑片移到另一位置，重复步骤B三次．
D．闭合S₁、S₂，保持R₂滑片位置不动，向左移动R₁滑片，电流表的示数变小．

实验序号	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．闭合S₁、S₂，保持R₁滑片位置不动，向下移动R₂滑片，两表读数如表所示（序号1的电流如图所示）：
完成以下问题：
（1）步骤A中，闭合S₂前变阻器R₂滑片应置于______（上/下）端，由步骤A中数据计算不加磁场时GMR的电阻值为______Ω；（注意电流的单位）
（2）步骤B是为了研究磁场的______（强弱/方向/强弱和方向）对巨磁电阻的影响；步骤E中电流表的读数是______
mA；
（3）在物理实验中，通常要进行多次实验，步骤C中小明将B再重复了三次．以下实验中与本步骤重复目的相同的是______；
A．测量小灯泡功率的实验中，测量不同电压下的实际功率
B．探究杠杆的平衡条件时，多测量几组数据得出结论
C．测量课本长度时要测量三次取平均值
（4）根据上述实验写出巨磁电阻性质：
a．______；
b．______．（只要写两条）

Answer

（1）闭合开关前，滑动变阻器应处于最大阻值处，防止电路中电流过大烧坏电路元件；根据欧姆定律结合步骤A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．
（2）根据通电螺线管的极性与电流的方向和缠绕的方式有关进行分析，再根据电流表的量程和分度值读出其示数．
（3）物理实验中要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值减小误差；有的是为了多次测量发现一定的变化规律；有的是为了多次测量使实验结论具有普遍性．
（4）根据实验目的和得出的数据写出巨磁电阻性质．
【解析】
（1）闭合开关前，保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值的上端；
根据欧姆定律结合步骤A中每组数据对应的电阻为：500Ω、520Ω、500Ω、520Ω，
所以不加磁场时GMR的电阻值=510Ω．
（2）将电源E1反向连接时，改变了通过螺线管电流的方向，从而改变了磁场的方向，故步骤B是为了研究磁场的方向对巨磁电阻的影响；
电流表的量程为0～0.6mA，分度值为0.02mA，故电流表的示数为0.3mA．
（3）步骤C是研究磁场的强弱对巨磁电阻的影响，小明将B再重复了三次的目的是使实验结论具有普遍性；
A、测量小灯泡功率的实验中，测量不同电压下的实际功率的目的是多次测量发现一定的变化规律；
B、探究杠杆的平衡条件时，多测量几组数据得出结论的目的是使实验结论具有普遍性；
C、测量课本长度时要测量三次取平均值的目的是求平均值减小误差；
故选B．
（4）a．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而增大；
b．巨磁电阻的阻值与磁场的方向无关．（在磁场中巨磁电阻的阻值比不加磁场时大/巨磁电阻的阻值不随电流（温度/电压）的变化而变化/磁场不变时，通过巨磁电阻的电流与巨磁电两端的电压成正比）
故答案为：（1）上；510；（2）方向；0.30；（3）B；
（4）a．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而增大；b．巨磁电阻的阻值与磁场的方向无关．（在磁场中巨磁电阻的阻值比不加磁场时大/巨磁电阻的阻值不随电流（温度/电压）的变化而变化/磁场不变时，通过巨磁电阻的电流与巨磁电两端的电压成正比）．