Question

在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗中：
（1）現(xiàn)有器材：A．零刻度在中央的靈敏電流計；B．帶軟鐵棒的原、副線圈；C．蓄電池；D．滑動變阻器；E．電鍵；F．廢干電池；G．阻值幾十千歐的限流電阻；H．銅環(huán)；I．導(dǎo)線若干．實驗時，為查明電流表指針偏向和通入電流方向的關(guān)系，應(yīng)選用上述器材中的______組成電路（填器材前的字母）．
（2）若選用部分器材組成如圖1所示實物連接圖，合上電鍵S時發(fā)現(xiàn)電流表指針向右偏，填寫下表空格：

實驗操作	指針偏轉(zhuǎn)情況
滑片P右移時
原線圈停留在副線圈中時
拔出原線圈時

（3）如圖1所示，A、B為原、副線圈的俯視圖，已知副線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，根據(jù)圖1如果原線圈中電流為順時針方向，則原線圈的運動情況是______．
（4）某同學(xué)利用（1）中部分器材連接了一實驗電路如圖3所示，實驗過程中螺線管豎直放置且距水平桌面高20cm，S保持閉合．一銅環(huán)O沿螺線管的軸線下落，在下落到水平桌面的過程中環(huán)面始終保持水平．位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距離．銅環(huán)先后經(jīng)過軸線上的1、2、3位置，關(guān)于銅環(huán)在1、2、3位置時的相關(guān)物理量大小比較，在1位置時______最大；在2位置時______最大；在3位置時______最大．（每空需填兩個物理量）

Answer 1

【答案】分析：（1）探究電流表指針偏向和通入電流方向的關(guān)系，需要有電源、電流表、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo)線等實驗器材．
（2）根據(jù)閉合電鍵時磁場方向、磁通量變化情況及電流表指針偏轉(zhuǎn)方向，然后分析各種情況下，電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向．
（3）由楞次定律可知，當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流與原電流方向相同．
（4）分析銅環(huán)的運動過程，從機械能、加速度、感應(yīng)電動勢等方面分析答題．
解答：解：（1）實驗需要的器材有：電源、電流表、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo)線等，因此可以選擇：A、C、E、G、I，或A、E、F、G、I．
（2）合上電鍵S時，穿過線圈的磁通量變大，電流表指針向右偏，這說明：磁場方向不變，磁通量變大時，指針向右偏轉(zhuǎn)，磁通量變小時，指針向左偏轉(zhuǎn)；
由電路圖可知，滑片向右移時，滑動變阻器接入電路的阻值減小，流過原線圈的電流變大，穿過副線圈的磁通量增大，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)；
原線圈停留在副線圈中時，穿過副線圈的磁通量不變，副線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
原線圈拔出副線圈時，穿過副線圈的磁通量減小，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)；如下表所示．

實驗操作	指針偏轉(zhuǎn)情況
滑片P右移時	向右偏轉(zhuǎn)
原線圈停留在副線圈中時	不偏轉(zhuǎn)
拔出原線圈時	向左偏轉(zhuǎn)

（3）當(dāng)原線圈從副線圈中拔出時，穿過副線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流方向與原電流方向相同，都沿順時針方向．
（4）銅環(huán)在下落過程中要克服安培力做功，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此在1位置，銅環(huán)的機械能、重力勢能最大；在2位置時，穿過環(huán)的磁通量不變，環(huán)只受到重力作用，環(huán)受到的合力最大，環(huán)的加速度最大；在3位置，環(huán)的速度最大，穿過環(huán)的磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大．
故答案為：（1）A、C、E、G、I（或A、E、F、G、I）；（2）如上表所示；（3）原線圈從副線圈中拔出；（4）機械能、重力勢能；加速度、合力；感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢．
點評：本題考查了實驗器材、實驗現(xiàn)象分析、實驗操作等問題，最后一問是本題的難點，分析清楚銅環(huán)的運動過程，從能量、力學(xué)、電磁感應(yīng)等角度分析是正確解題的關(guān)鍵．