【题目】某物理兴趣小组的同学开展了“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”的探究实验。
[提出问题]通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度有什么关系呢?
[实验器材]边长AB不同的矩形线圈a、b、c三个,足够宽的U形磁铁、弹簧测力计、电源、开关各一个,足够的导线。
[设计和进行实验]
(1)如图所示,用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力,再将a放入磁场中,通电后读出弹簧测力计的示数即线圈受到的拉力大小,比较线圈所受拉力与其重力的大小,发现拉力大于重力,说明通电线圈受到的磁场力的方向是_____的;
(2)换用不同的矩形线圈,重复上述步骤进行实验,每次实验时,控制所研究的线圈边长在磁场中的位置相同,且保持磁场和_____的方向不变,比较线圈所受拉力与其重力的大小;
(3)将三次实验相关数据比较后的结果填入以下表格:
线圈AB边的长L/cm | 最短 | 较长 | 最长 |
拉力与重力的差值ΔF/N | 最小 | 较大 | 最大 |
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[分析与论证]控制实验中的有关变量相同时,根据实验数据进行分析,说明通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有关,长度越长,所受的磁场力越_______;
[提出新问题]为什么上述实验中总是拉力大于重力呢?
[再次设计和进行实验]
甲同学:用同一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将________位置互换,实验结果说明拉力小于重力;
乙同学:用另一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将线圈中________改变,与甲同学改变的变量不一样,实验结果也说明了拉力小于重力;
[猜想]借助以上实验,该物理兴趣小组的同学将知识迁移,从而提出了以下合理的猜想:通电导体在磁场中所受力的大小,除了与导体在磁场中的长度有关外,还与_______和_____ 有关。
【题目】“620”创新实验小组的同学进行了“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
[提出问题] 通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
[小民同学猜想]导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
猜想的依据:_______是形成电流的原因。
[小杰同学猜想]导体两端的电压一定时 ,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
猜想的依据:电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小。
[实验器材]电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一个,开关一个,定值电阻三个(5Ω、10Ω、15Ω),滑动变阻器两个(“20Ω 2 A”“50Ω 1 A”),导线若干。
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[进行实验]
(1)如图所示,小民同学连接完电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程;其操作中存在的错误是__________________;
(2)小民同学纠正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,将电流表与电压表测得的数据记录在表一中,通过分析实验数据,验证了其猜想是_______( 填“正确”或“不正确”)的;
表一
电压U/V | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 |
电流I/A | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 |
表二
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
电流I/A | 0.3 | 0.15 | 0.10 |
(3)小杰同学正确连接电路验证其猜想时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V。并记下电流值;再分别换用10Ω、15Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据,分析数据可验证其猜想是正确的。实验中需要多次移动变阻器滑片的目的是___________;
(4)小豪同学在验证小杰同学的猜想时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3V,也完成了实验探究,且告诉老师,他得到的数据与表二数据相同;
[交流评估]
(5)小杰认为小豪一定是抄了他的实验数据,通过表二中的数据可以计算电压的值,不可能是小豪说的“电压表示数为3 V”。老师检查了小豪的实验后,告诉小杰,小豪的实验数据没有问题。
请你说明小豪实验时,电压表是如何测量出3 V的?
答:_________________;小豪选择的滑动变阻器规格是____________;
(6)老师对小民同学做了5次实验给予了肯定,同时建议实验中调节滑动变阻器时,最好使定值电阻两端的电压呈整数倍的变化,这样做的好处是_________________。