Question

8．高新一中初中物理兴趣小组的师生在科技创新活动课上制作出神奇的金属铜线转框（单极电机）．取一根长度合适的金属铜线，剥去铜线两端和中央部分的绝缘皮，弯成一个“M”型线框．将铜线中央裸露部分与一节干电池的正极接触，干电池的负极贴放在位于水平桌面上的圆柱形钕铁硼磁铁上面，再将铜线框两端裸露出的部分与圆柱形钕铁硼磁铁的侧面轻轻接触，这样金属铜线框就可以绕电池持续转动，如图甲所示．
请根据此现象回答下列问题：

（1）甲图中铜线框可以绕电池持续转动的原理是：通电导线在磁场中受力的作用．
（2）该简易装置的工作原理与图乙中的D装置原理相同．
（3）仅改变装置中磁铁的磁极位置（即使图中磁铁的上、下两面调换位置），则线圈的转动方向改变（选填“改变”或者“不变”）．
（4）钕铁硼磁铁是磁性很强的永久磁铁，但是表面很容易生锈，所以通常需要进行保护性表面处理．老师在本次实验中所用的磁铁表面镀了一层薄膜，根据实验现象，可以判断出该磁铁所镀的薄膜应属于导体（选填“导体”、“绝缘体”或“半导体”）材料．

Answer 1

分析 （1）本实验利用了通电导体在磁场中受力的原理，因此，要有磁场的存在，同时还要有电流的存在．这一过程中，将电能转化为机械能．
（2）对题目中四幅图的各个选项逐个分析即可判断；
（3）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流的方向有关；
（4）根据磁铁在电路中所起的作用，可判断其所镀的膜是导体还是绝缘体．

解答 解：（1）在实验中，圆柱形物体提供了磁场，同时还是电路的一部分，因此，它具有导电性和磁性，故铜线框之所以能够转动，是由于铜线框中的电流在磁场中受力，故原理是：通电导线在磁场中受力 的作用．
（2）A、该选项是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故A错误；
B、该选项中没有电源，所以是利用电磁感应现象的原理工作的，即其目的是为了产生感应电流，故B错误；
C、该选项中没有电源，所以是利用电磁感应现象的原理工作的，即其目的是为了产生感应电流，故C错误；
D、该实验装置是研究电动机原理的使用，即说明通电导线在磁场中受力的作用，故D正确；
故选D．
（3）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流的方向有关，改变装置中磁铁的磁极位置，相当于改变了磁场方向，所以线圈转动的方向会发生改变；
（4）在实验中，根据实验现象可知，钕铁硼磁铁需要导电，要成为电路的一部分，因此，该磁铁所镀的膜是导体．
故答案为：（1）通电导线在磁场中受力 的作用；（2）D；（3）改变；（4）导体．

点评 了解实验装置的结构，明确其工作原理，再进一步确定其性质和能量转化，是解答的关键．