Question

5．为了探究通电螺线管磁场的强弱与哪些因素有关，某小组同学使用电压相等的电源，规格相同的滑动变阻器、大头针和螺线管等器材进行实验，并通过插在螺线管中铁芯吸引大头针的数量来比较螺线管磁场的强弱．实验中，他们先将甲、乙两个匝数不同的螺线管分别连入电路，其实验现象如图（a）、（b）所示．该小组同学在仔细观察、比较图（a）、（b）后，决定在此基础上继续进行研究，实验现象如图（c）所示．

（1）观察图（b），铁钉的上端是N极．
（2）要研究通电螺母管磁场的强弱与线圈匝数的，观察、比较（a）、（b）的实验现象后能不能得出结论？不能．你的理由是没有控制控制电流大小一定．
（3）通过比较图b和c两次实验，可知通电螺线管的磁性强弱电流大小有关．
（4）在与同学们交流讨论时，另一组的同学通过观察提出一个新问题：“当线圈中的电表和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是滞与线圈内的铁芯大小（粗细）有关？”现有大小不同的两根铁芯，请根据你的猜想并利用本题器材，写出你验证猜想的简要操作方案：选用图a装置，不调节滑动变阻器的滑片；取出铁钉，分别插入粗细不同的铁芯；闭合开关后记录吸引大头针的数量；分析比较得出结论．

Answer 1

分析 （1）由右手螺旋定则可知螺线管的极性；右手螺旋定则的内容为：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指向指的方向为N极方向；
（2）电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯；要研究通电螺母管磁场的强弱与线圈匝数关系时，要控制电流大小和铁芯一定；
（3）探究电磁铁磁性强弱跟电流关系时，控制线圈匝数和铁芯一定；根据电磁铁吸附铁钉的多少判断磁性的强弱；
（4）探究电磁铁磁性强弱跟电流关系时，控制线圈匝数和铁芯一定；探究电磁铁磁性强弱跟线圈匝数关系时，控制铁芯和电流大小一定；探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，要控制电流和线圈匝数一定．这种方法是控制变量法．通过电磁铁吸引铁钉多少来反映，电磁铁吸引铁钉越多，电磁铁磁性越强，这种方法是转换法．

解答 解：（1）由右手螺旋定则可知，铁钉上端为N极；
（2）运用控制变量法研究通电螺母管磁场的强弱与线圈匝数关系时，要控制电流大小和铁芯一定；比较（a）、（b）的实验可知，图b中滑动变阻器接入电路中电阻较小，电路中电流较大；所以两次实验铁芯一定，电流大小不同，线圈匝数不同，因没有控制控制电流大小一定，所以不能得出结论；
（3）比较图b、c两次实验可以看出，在线圈的匝数相同时，图才中滑动变阻器接入电路中电阻小，电路中电流大，电磁铁吸引铁钉的数量多，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；
（4）探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小；
验证方案：选用图a装置，不调节滑动变阻器的滑片，保证两次电路中的线圈匝数和电流相同；
取出铁钉，分别插入粗细不同的铁芯；闭合开关后记录吸引大头针的数量；让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．
故答案为：
（1）N；
（2）不能；没有控制控制电流大小一定；
（3）b；c；
（4）选用图a装置，不调节滑动变阻器的滑片；取出铁钉，分别插入粗细不同的铁芯；闭合开关后记录吸引大头针的数量；分析比较得出结论．

点评 掌握电磁铁磁性强弱的影响因素，利用控制变量法和转换法，探究电磁铁磁性强弱跟各因素之间的关系．