Question

小張同學在做“制作、研究電磁鐵”的實驗中，猜想電磁鐵的磁性強弱應該與電流大小有關，還與線圈的匝數有關．為此他用鐵釘和漆包線繞制成匝數不同的甲、乙兩個電磁鐵，并找來了相關的實驗器材，如圖所示．請你將圖中器材連成一個電路，使該電路既能用來做探究磁性強弱與匝數多少有關，又能用來探究與電流大小有關的實驗．
（1）研究磁性強弱跟線圈的匝數關系時，閉合開關S后，通過觀察比較
________得出結論；?
（2）在（1）的基礎上，再研究磁性強弱跟線圈中的電流關系時，只需移動變阻器滑片的位置，通過觀察比較________得出結論；
（3）實驗中小張采用的研究方法是________．

Answer 1

解：電磁鐵的磁性可能跟電流大小和線圈的匝數有關．將甲、乙兩個電磁鐵串聯，可以得到相同的電流；利用滑動變阻器可以改變漆包線中電流的大小．所以電路設計為：
從電源的正極出發，依次連接開關、滑動變阻器、甲電磁鐵、乙電磁鐵、電源的負極．如圖所示．
（1）研究磁性強弱跟線圈的匝數關系時，甲乙串聯，電流相等，甲乙匝數不同，甲乙吸引小鐵釘的多少反映了磁性的強弱．
（2）研究磁性強弱跟線圈中的電流關系時，甲或乙線圈匝數一定，移動滑動變阻器的滑片，改變電流的大小，觀察甲或乙吸引小鐵釘的多少．
（3）電磁鐵的磁性可能跟電流大小和匝數多少有關，研究磁性跟電流大小關系時，改變電流大小，線圈匝數是一定的．研究磁性跟匝數關系時，線圈匝數不同，電流大小一定．這種方法是控制變量法．
故答案為：（1）被甲乙兩電磁鐵吸引的小鐵釘的數目．
（2）同一電磁鐵吸引小鐵釘數目的增減情況．
（3）控制變量法．
分析：①影響電磁鐵磁性強弱的因素：電流的大小和線圈的匝數．電流越大、線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強．
②探究電磁鐵磁性強弱跟匝數的關系時，保持電流相同，所以甲乙兩個電磁鐵可以組成串聯電路，甲乙的匝數不同，通過比較甲乙吸引小鐵釘的多少來探究磁性強弱跟匝數的關系．
③探究電磁鐵磁性強弱跟電流大小的關系，保持匝數相同，改變滑動變阻器滑片的位置來改變電流的大小，通過比較甲或乙前后兩次吸引小鐵釘的多少來探究磁性強弱跟電流大小的關系．
④用電磁鐵吸引小鐵釘的多少來反映電磁鐵磁性強弱的方法是轉換法．
⑤電磁鐵的磁性強弱跟電流大小和匝數多少有關，研究磁性強弱跟電流大小關系時，改變電流大小，匝數一定，在研究磁性強弱跟匝數關系時，線圈匝數不同，電流大小一定，這種方法是控制變量法．
點評：本題涉及到的知識多、題型多，串聯電路電流處處相等、滑動變阻器的作用、電磁鐵磁性強弱的影響因素、電路的設計、物理的研究方法等等，綜合性很強，給解題帶來一定的難度．