Question

4．下面是小明和同學(xué)完成的一系列實驗探究：

（1）在做“探究通電螺線管外部磁場的方向”的實驗時，小明在螺線管周圍擺放了一些小磁針．
①通電后小磁針的指向如圖1所示，由此可看出通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似．
②小明改變螺線管中的電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針轉(zhuǎn)動180°，南北極所指方向發(fā)生了改變，由此可知：通電螺線管外部磁場方向與螺線管中的電流方向有關(guān)．
（2）為探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”，小明用電池（電壓一定）、滑動變阻器、數(shù)量較多的大頭針、鐵釘以及較長導(dǎo)線為主要器材，進行如圖所示的簡易實驗．
①他將導(dǎo)線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵，并巧妙地通過吸起大頭針的多少來顯示電磁鐵磁性的強弱，下面的實驗也用這種方法的是C．
A、認識電壓時，我們可以用水壓來類比
B、用光線來描述光通過的路徑
C、把敲響的音叉接觸水面，看有沒有濺起水花，來判斷音叉有沒有振動
D、用斜面小車研究阻力對物體運動的影響
②連接好電路，使變阻器連入電路的阻值較大，閉合開關(guān)，觀察到如圖2甲所示的情景：接著，移動變阻器滑片，使其連入電路的阻值變小，觀察到圖乙所示的情景，比較圖甲和乙，可知通過電磁鐵的電流越大（選填“大”或“小”）磁性越強．
（3）小明制作了如圖3的電動機模型，其中線圈abcd位于磁場中
①通電后，cd段導(dǎo)線的電流方向由c到d（選填“由c到d”、“由d到c”）．
②cd段導(dǎo)線受磁場力的方向如圖所示，ab段導(dǎo)線受磁場力的方向應(yīng)該向上（選填“上”、“下”）．
③線圈轉(zhuǎn)動時把電能轉(zhuǎn)化為機械能．
（4）小明和小紅想利用如圖4所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”．兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大，溫度計顯示煤油的溫度．
①這兩個燒瓶中所盛煤油的質(zhì)量應(yīng)該相等．
②實驗中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)B燒瓶中溫度計的示數(shù)升高的快．這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．

Answer 1

分析 （1）通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似；通電螺線管外部磁場方向與螺線管中的電流方向和線圈的繞法有關(guān)．
（2）要掌握轉(zhuǎn)換法．知道電磁鐵的磁性強弱是通過吸引大頭針的多少來體現(xiàn)的；電磁鐵的磁性強弱與電流大小和線圈匝數(shù)有關(guān)，根據(jù)控制變量法，若要探究磁性強弱與電流大小的關(guān)系，需要保持線圈匝數(shù)不變．
（3）電流的方向是：在電源的外部，電流從正極出發(fā)，回到負極；根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場的關(guān)系，可以判斷出cd段導(dǎo)線受到磁場力的方向；電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能．
（4）實驗時，電流通過電阻絲做功，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量，被煤油吸收，煤油吸收熱量溫度升高；通過溫度計的示數(shù)變化反應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量多少，為準(zhǔn)確反應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量的多少，兩個燒瓶中所盛煤油的質(zhì)量要相等；B燒瓶中溫度計的示數(shù)升高的快說明B燒瓶中的煤油吸收的熱量多，而AB兩個燒瓶中的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt分析判斷．

解答 解：（1）①由圖1所示可知，通電螺線管周圍的小磁針指向與條形磁鐵周圍的小磁針指向相似，由此可看出通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似．
②改變螺線管中的電流方向，小磁針轉(zhuǎn)動180°，南北極所指方向發(fā)生了改變，由此可知：通電螺線管外部磁場方向與螺線管中的電流方向有關(guān)．
（2）①電磁鐵磁性強弱通過比較電磁鐵吸引大頭針的多少來反映，電磁鐵吸引的大頭針越多，電磁鐵磁性越強；此實驗運用的是轉(zhuǎn)換法；
把敲響的音叉接觸水面，看有沒有濺起水花，來判斷音叉有沒有振動，把音叉的振動通過水花來體現(xiàn)，運用了轉(zhuǎn)化法；
水平面越光滑，小車所受阻力越小，運動距離越遠，如果小車不受力，小車將做勻速直線運動；本實驗用到了實驗推理的研究方法．故選：C；
②圖2乙中滑動變阻器接入電路的電阻小于甲中滑動變阻器接入電路的電阻，所以乙中通過線圈的電流大于甲中的電流，從圖上可以看出，乙吸引的大頭針較多，說明：通過電磁鐵的電流越大磁性越強．
（3）①根據(jù)題圖中的電源左正極、右負極可以判斷，通電后，圖甲乙ab段導(dǎo)線的電流方向是由a到b．cd段導(dǎo)線中的電流方向是由c到d，
②由于磁場方向沒有變化，故則此時cd段所受磁場力的方向與ab段導(dǎo)線受磁場力的方向相反，向上．
③線圈轉(zhuǎn)動時把電能轉(zhuǎn)化為機械能．
（4）①通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的示數(shù)大小來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，為準(zhǔn)確反應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量的多少，兩個燒瓶中所盛煤油的質(zhì)量應(yīng)該相等；
②B燒瓶中溫度計的示數(shù)升高得快，B燒瓶電阻大，所以在電流和通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多．
故答案為：（1）①條形；②電流；（2）①C；②大；（3）①由c到d；②上  ③電；機械；（4）①相同； ②大．

點評 （1）考查了螺線管磁場的特點、磁極方向的判斷等，注意通電螺線管的磁極極性與電流的方向和線圈的繞法有關(guān)．
（2）此題是探究影響電磁鐵磁性強弱的因素實驗，實驗中應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法，利用電磁鐵吸引大頭針的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱；同時應(yīng)用了控制變量法，要知道電磁鐵的磁性強弱與電流的大小和線圈匝數(shù)有關(guān)，要研究電磁鐵磁性與其中一個量的關(guān)系，需要控制另一個量．
（3）考查學(xué)生關(guān)于通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與電流方向和磁感線方向有關(guān)的理解和掌握．
（4）掌握電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)化法，探究電流產(chǎn)生熱量跟各因素之間的關(guān)系．