Question

20．在“山西初中物理知識創(chuàng)新應(yīng)用”活動中，為每個參賽小組提供-根條形磁鐵，參賽者要自備電池、漆包線、鐵芯等材料自制小型電磁鐵，并現(xiàn)場組裝成磁力運輸車參賽，速度快者獲勝．能夠說出創(chuàng)新點、不足或改進之處，善于團隊合作頒發(fā)特別獎．如圖是“牛頓”小組同學(xué)制作的運輸車原理圖，為增加磁力提高小車速度，小組的同學(xué)們查閱資料得知決定磁力大小因素簡單公式：F=A×（I×W）²，F(xiàn)為磁力，單位為N；I為線圈電流，單位為A；W為線圈匝數(shù)，無單位；A為與線圈橫截面積（面積越大參數(shù)值越大）、鐵芯材質(zhì)、氣隙等結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)．結(jié)合他們的設(shè)計活動回答下列問題：
（1）在如圖所示的條形磁鐵與小車之間產(chǎn)生的是斥力（填“斥力”或“引力”）．當勻速運動時，小車相對地面是運動的．撤去條形磁鐵小車仍能繼續(xù)前進的原因是小車具有慣性．
（2）“牛頓”小組同學(xué)為了增加磁力，提高小車行駛速度，設(shè)計多加幾節(jié)干電池，增加線圈中電流，加大磁力．但這樣做也會增加小車對地面的壓力從而使摩擦力增加．結(jié)合你所學(xué)習(xí)的物理知識，想想他們的設(shè)計還有什么問題，并說明理由：電壓過大，線圈中電流過大，產(chǎn)生熱量過多漆包線容易燒壞．請你為“牛頓”小組為增加磁力提高車速提出一條設(shè)計建議：增加線圈匝數(shù)．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合磁極間的相互作用可判斷小車受到的力；看小車相對于參照物的位置是否變化，從而判斷其運動情況；根據(jù)小車具有慣性可解釋其為什么能繼續(xù)前進；
（2）影響摩擦力的因素是壓力和接觸面的粗糙程度，據(jù)此判斷；圖中直接將導(dǎo)線圈接在電源兩極上，電池節(jié)數(shù)增加，容易造成電流過大，據(jù)此判斷；
提高車速可以從增大電磁鐵的磁性、減小摩擦等角度具體考慮改進的措施．

解答 解：（1）讀圖，利用安培定則可以判斷，電磁鐵的右端為N極，根據(jù)同名磁極相互排斥可知，條形磁鐵與小車之間產(chǎn)生的是斥力；
當小車勻速運動時，小車相對地面，位置發(fā)生了改變，所以是運動的．
撤去條形磁鐵小車仍能繼續(xù)前進的原因是小車具有慣性，仍能保持原來的運動狀態(tài)．
（2）由題意可知，增加了電池，小車對地面的壓力也會變大，這樣使摩擦力也增加了，也會對提高小車的速度造成不利影響．
他們的設(shè)計中，直接將導(dǎo)線圈接在電源兩極上，電池節(jié)數(shù)增加，容易造成電流過大，產(chǎn)生熱量過多漆包線容易燒壞．
增加磁力提高車速可采取的措施有：增加線圈匝數(shù)、增大電磁鐵的面積、增大鐵芯、減小小車軸承之間的摩擦、采用輕質(zhì)材料減小小車的重量等．
故答案為：
（1）斥力；地面；小車具有慣性；
（2）摩擦力； 電壓過大，線圈中電流過大，產(chǎn)生熱量過多漆包線容易燒壞；
增加線圈匝數(shù)、增大電磁鐵的面積、增大鐵芯、減小小車軸承之間的摩擦、采用輕質(zhì)材料減小小車的重量等．（合理即可）

點評 本題以同學(xué)們的創(chuàng)新實驗為內(nèi)容，考查了電磁鐵的制作，磁極間的相互作用，安培定則，以及力學(xué)的相關(guān)知識點，綜合性強，有利于同學(xué)們的能力培養(yǎng)．