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巨磁电阻效应

1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
格林贝格尔发现,并非任意两种不同种金属的三层复合膜都具有“巨磁电阻效应”.三层膜中,只有两侧是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,中间一层是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
R0表示未加磁场时复合膜的电阻,R表示加入磁场后复合膜的电阻.实验测得,铁、铬组成复合膜的与磁场强度的关系如图乙所示.三条图线中铁膜层的厚度均是3nm,图线1、图线2和图线3中铬膜层的厚度分别是1.8 nm、1.2 nm和0.9 nm.
1994年IBM公司利用“巨磁电阻效应”,研制出“新型读出磁头”,用于家用计算机的硬盘中.这种磁头将磁场对复合膜阻值的影响转换成电压的变化来读取信息.

(1)以下三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是    
A.铁/钴/铁   B.钴/铜/钴   C.金/铝/金  D.铜/铁/铜
(2)图乙中所加磁场强度逐渐增强时,图线3对应复合膜的阻值的变化情况是    
(3)“新型读出磁头”可将微弱的磁信息转化为    信息.该转化过程    (是/不是)利用电磁感应原理.
(4)图乙中当磁场强度是20单位时,下列分析正确的是
A.图线1的阻值最大              B.图线3的阻值最大
C.图线1的阻值变化最显著        D.图线3的阻值变化最显著
(5)图丙中“A…E”是家用计算机硬盘某磁道.铁、铬复合膜的“新型读出磁头”中电流I保持恒定.磁头从左向右匀速经过该磁道的过程中,磁头两端电压U变化情况如图丁所示.如果用1表示有磁区域,0表示无磁区域,则用1和0表示图丙中ABCDE是    

科目 物理   题型 实验题   难度 中等
知识点: 磁性材料
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阅读下列短文,回答短文后的问题:在探究“电流跟电压、电阻的关系”的过程中,一些同学作出了以下猜想:
猜想A:电流可能跟电压成正比;
猜想B:电流可能跟电阻成反比;
猜想C:电压可能跟电阻成正比.
为了检验上述猜想是否正确,某同学按如图所示的电路图连接实物进行了实验探究(其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器),并设计如下探究方案:

步骤1:保持定值电阻R的阻值不变,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,使R两端的电压成整数倍地变化,如2V、4V、6V等,分别读出并记录对应于不同电压的电流表的示数,比较每次电流表的示数是否成整数倍地变化.
步骤2:换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍地变化,如5Ω、10Ω、15Ω等,调节滑动变阻器的滑片,保持每次定值电阻两端的电压不变,分别读出并记录对应于不同阻值的电流表的示数,比较每次的电阻值与电流值的乘积是否相等.
(1)(2)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于________________的位置;
(2)(2)“步骤2”的设计目的,是为了检验上述猜想中的猜想;
(3)(5)为了检验“猜想C”是否正确,可再增加一个步骤,写出你所设计的这一步骤:
_________________________________________

如图23甲所示,是王燕同学连接的测电阻Rx的电路。
(1)电路中有一根导线连接错了,请你在接错的导线上打一个叉,并画出正确的连线

(2)在方框中根据改正后的电路画出电路图。
(3)实验中测出了如下表所示的数据,其中第3次测量时电流表的表盘如图23乙所示,请你读出电流值填在表格中。电阻测量值Rx= Ω。

次数
第1次
第2次
第3次
电压(V)
2.5
3.0
3.5
电流(A)
1.3
1.5

实验中学的同学们在做“探究导体中的电流与电阻的关系”时,采用了图甲所示电路图。

(1)实验过程中,小丽把电阻R由5Ω分别换成了10Ω、20Ω,每次闭合开关后,首先应调节,使____________保持不变,然后再记录电流表的示数。
(2)下表是小丽同学测得的三组数据,据此数据可得到的结论是:______________.

实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.40
0.20
0.10

在“测量小灯泡电阻”(忽略温度对灯丝电阻的影响)的实验中:

(1)用笔画线代替导线连接好图9中的实物。
(2)在连接电路时,开关应处于 ____状态,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调至
(3)移动滑动变阻器的滑片,分别读出电压表和电流表的几组示数并记录,根据记录的数据,做出如图9所示的U-I图线。小灯泡的电阻值为_______Ω

(4)利用这个实验,还可以测量灯泡的电功率,其计算式为_______
(5)小华在做实验时电路连接正确,但发现小灯泡不亮,电压表的示数为3V,电流表的示数为0A,发生故障的原因可能是______________。
(6)小华将一个电阻与小灯泡并联后,测量它们的总电阻R并。作出R并的U—I图线应在图9中的_______区域。(填“I”或“II”)

在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验过程中

(1)小刚同学做出了以下猜想:
A:电流跟电压成正比 B:电流跟电压成反比 C:电流跟电压无关
你认为合理的猜想是_______(填字母),你的依据是____________________。
(2)为了检验猜想是否正确,小刚设计了如图11甲所示的电路,其中电源为两节干电池,电阻R为10Ω,变阻器R'标有“20Ω 1A”字样。
①电压表应选____________量程,电流表应选___________量程。
②按图甲所示的电路图将乙图中未连接处补画上。
③下表是小刚记录的数据,从数据中可以看出小刚是将变阻器的滑片向_____(填电路图上的a或b)移动。请你替小刚写出结论,填在下表中。

实验次数
1
2
3
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
结论

(3)小刚还想用这个电路测一下小灯泡的电阻和电功率。于是他将电阻R换成一只额定电压2.5V的小灯泡(阻值约为8Ω)。闭合开关S后,当电压表的示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,则小灯泡的电阻是_________Ω,额定电功率为_________W。

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