Question

5．為了探究通電螺線管磁場的強弱與哪些因素有關，某小組同學使用電壓相等的電源，規(guī)格相同的滑動變阻器、大頭針和螺線管等器材進行實驗，并通過插在螺線管中鐵芯吸引大頭針的數(shù)量來比較螺線管磁場的強弱．實驗中，他們先將甲、乙兩個匝數(shù)不同的螺線管分別連入電路，其實驗現(xiàn)象如圖（a）、（b）所示．該小組同學在仔細觀察、比較圖（a）、（b）后，決定在此基礎上繼續(xù)進行研究，實驗現(xiàn)象如圖（c）所示．

（1）觀察圖（b），鐵釘?shù)纳隙耸荖極．
（2）要研究通電螺母管磁場的強弱與線圈匝數(shù)的，觀察、比較（a）、（b）的實驗現(xiàn)象后能不能得出結論？不能．你的理由是沒有控制控制電流大小一定．
（3）通過比較圖b和c兩次實驗，可知通電螺線管的磁性強弱電流大小有關．
（4）在與同學們交流討論時，另一組的同學通過觀察提出一個新問題：“當線圈中的電表和匝數(shù)一定時，通電螺線管的磁性強弱是滯與線圈內的鐵芯大�。ù旨殻┯嘘P？”現(xiàn)有大小不同的兩根鐵芯，請根據(jù)你的猜想并利用本題器材，寫出你驗證猜想的簡要操作方案：選用圖a裝置，不調節(jié)滑動變阻器的滑片；取出鐵釘，分別插入粗細不同的鐵芯；閉合開關后記錄吸引大頭針的數(shù)量；分析比較得出結論．

Answer 1

分析 （1）由右手螺旋定則可知螺線管的極性；右手螺旋定則的內容為：右手握住螺線管，四指指向電流方向，大拇指向指的方向為N極方向；
（2）電磁鐵磁性強弱影響因素：電流大小、線圈匝數(shù)多少、有無鐵芯；要研究通電螺母管磁場的強弱與線圈匝數(shù)關系時，要控制電流大小和鐵芯一定；
（3）探究電磁鐵磁性強弱跟電流關系時，控制線圈匝數(shù)和鐵芯一定；根據(jù)電磁鐵吸附鐵釘?shù)亩嗌倥袛啻判缘膹娙酰?br />（4）探究電磁鐵磁性強弱跟電流關系時，控制線圈匝數(shù)和鐵芯一定；探究電磁鐵磁性強弱跟線圈匝數(shù)關系時，控制鐵芯和電流大小一定；探究電磁鐵磁性強弱跟鐵芯大小關系時，要控制電流和線圈匝數(shù)一定．這種方法是控制變量法．通過電磁鐵吸引鐵釘多少來反映，電磁鐵吸引鐵釘越多，電磁鐵磁性越強，這種方法是轉換法．

解答 解：（1）由右手螺旋定則可知，鐵釘上端為N極；
（2）運用控制變量法研究通電螺母管磁場的強弱與線圈匝數(shù)關系時，要控制電流大小和鐵芯一定；比較（a）、（b）的實驗可知，圖b中滑動變阻器接入電路中電阻較小，電路中電流較大；所以兩次實驗鐵芯一定，電流大小不同，線圈匝數(shù)不同，因沒有控制控制電流大小一定，所以不能得出結論；
（3）比較圖b、c兩次實驗可以看出，在線圈的匝數(shù)相同時，圖才中滑動變阻器接入電路中電阻小，電路中電流大，電磁鐵吸引鐵釘?shù)臄?shù)量多，說明在線圈的匝數(shù)一定時，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵的磁性越強；
（4）探究電磁鐵磁性強弱跟鐵芯大小關系時，控制電流和線圈匝數(shù)不變，改變鐵芯大��；
驗證方案：選用圖a裝置，不調節(jié)滑動變阻器的滑片，保證兩次電路中的線圈匝數(shù)和電流相同；
取出鐵釘，分別插入粗細不同的鐵芯；閉合開關后記錄吸引大頭針的數(shù)量；讓兩次插入的鐵芯的大小不一樣，看吸引的鐵釘數(shù)目的多少，如果兩次吸引的數(shù)目不一樣，則說明磁性的強弱與鐵芯的大小有關．
故答案為：
（1）N；
（2）不能；沒有控制控制電流大小一定；
（3）b；c；
（4）選用圖a裝置，不調節(jié)滑動變阻器的滑片；取出鐵釘，分別插入粗細不同的鐵芯；閉合開關后記錄吸引大頭針的數(shù)量；分析比較得出結論．

點評 掌握電磁鐵磁性強弱的影響因素，利用控制變量法和轉換法，探究電磁鐵磁性強弱跟各因素之間的關系．