题目内容

2.如图1所示是探究法拉第电磁感应定律的实验装置,在传送带上固定一条形磁铁,让传送带匀速运动.
实验器材:可成倍数控制速度的同步电动机;同步带(上表面固定一强磁铁);线圈(连接到微电压传感器上);处理数据的计算机(已连接传感器)等.
实验方案:用同一个线圈进行实验(即匝数n一定、线圈面积一定),使同步电动机的速度成倍数变化;记录下每次磁铁穿过线圈时传感器所采集的数据.并将数据传送至计算机进行图象化处理.

(1)使同步电动机的速度成倍数变化,目的是成倍数的改变B
A.磁通量的变化量△Φ
B.磁铁穿过线圈的时间△t
(2)若传送带以速度v匀速运动时,计算机上显示的电压波形为图A,则计算机上显示的电压波形为B图时,传送带的速度为2v;计算机上显示的电压波形为C图时,传送带的速度为4v
(3)本实验直接得到的结论是:感应电动势E的大小跟磁铁穿过线圈的时间△t成反比.考虑到线圈的匝数、线圈面积以及磁铁的磁性不变,由此得到更一般的结论是穿过线圈的磁通量变化越快,产生的感应电动势越大.

分析 (1)传送带的速度越大,则磁铁穿过线圈的时间越短,由此分析;
(2)结合法拉第电磁感应定律分析即可;
(3)根据前面的分析得出结论即可.

解答 解:(1)在该实验中,线圈的面积不变,在磁铁穿过线圈的过程中,穿过线圈的最大磁通量不变,所以使同步电动机的速度成倍数变化,目的是成倍数的改变磁铁穿过线圈的时间△t.所以选项A错误,B正确;
(2)若传送带以速度v匀速运动时,计算机上显示的电压波形为图A中的最大值是0.5V,在计算机上显示的电压波形为B图中,感应电动势的最大值是1.0V,由法拉第电磁感应定律可知,磁铁穿过线圈时磁通量的最大变化率是原来的2倍,所以传送带的速度为开始时的2倍,即2v;在计算机上显示的电压波形为C图中,最大感应电动势为2.0V,由法拉第电磁感应定律可知,传送带的速度为初速度的4倍,为4v;
(3)本实验直接得到的结论是:感应电动势E的大小跟磁铁穿过线圈的时间△t 成反比.考虑到线圈的匝数、线圈面积以及磁铁的磁性不变,△t越小,则磁通量的变化越快,所以由此得到的结论为:穿过线圈的磁通量变化越快,线圈内产生的感应电动势越大.
故答案为:(1)B;(2)2v,4v;(3)成反比;穿过线圈的磁通量变化越快,线圈内产生的感应电动势越大.

点评 该题考查对法拉第电磁感应定律的研究,属于设计性的实验,解答的关键是理解实验的目的和实验的原理,能结合法拉第电磁感应定律分析解答问题.

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