Question

8．高新一中初中物理興趣小組的師生在科技創(chuàng)新活動課上制作出神奇的金屬銅線轉(zhuǎn)框（單極電機(jī)）．取一根長度合適的金屬銅線，剝?nèi)ャ~線兩端和中央部分的絕緣皮，彎成一個(gè)“M”型線框．將銅線中央裸露部分與一節(jié)干電池的正極接觸，干電池的負(fù)極貼放在位于水平桌面上的圓柱形釹鐵硼磁鐵上面，再將銅線框兩端裸露出的部分與圓柱形釹鐵硼磁鐵的側(cè)面輕輕接觸，這樣金屬銅線框就可以繞電池持續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖甲所示．
請根據(jù)此現(xiàn)象回答下列問題：

（1）甲圖中銅線框可以繞電池持續(xù)轉(zhuǎn)動的原理是：通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用．
（2）該簡易裝置的工作原理與圖乙中的D裝置原理相同．
（3）僅改變裝置中磁鐵的磁極位置（即使圖中磁鐵的上、下兩面調(diào)換位置），則線圈的轉(zhuǎn)動方向改變（選填“改變”或者“不變”）．
（4）釹鐵硼磁鐵是磁性很強(qiáng)的永久磁鐵，但是表面很容易生銹，所以通常需要進(jìn)行保護(hù)性表面處理．老師在本次實(shí)驗(yàn)中所用的磁鐵表面鍍了一層薄膜，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷出該磁鐵所鍍的薄膜應(yīng)屬于導(dǎo)體（選填“導(dǎo)體”、“絕緣體”或“半導(dǎo)體”）材料．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)利用了通電導(dǎo)體在磁場中受力的原理，因此，要有磁場的存在，同時(shí)還要有電流的存在．這一過程中，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）對題目中四幅圖的各個(gè)選項(xiàng)逐個(gè)分析即可判斷；
（3）通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流的方向有關(guān)；
（4）根據(jù)磁鐵在電路中所起的作用，可判斷其所鍍的膜是導(dǎo)體還是絕緣體．

解答 解：（1）在實(shí)驗(yàn)中，圓柱形物體提供了磁場，同時(shí)還是電路的一部分，因此，它具有導(dǎo)電性和磁性，故銅線框之所以能夠轉(zhuǎn)動，是由于銅線框中的電流在磁場中受力，故原理是：通電導(dǎo)線在磁場中受力 的作用．
（2）A、該選項(xiàng)是奧斯特實(shí)驗(yàn)，說明通電導(dǎo)線周圍有磁場，故A錯誤；
B、該選項(xiàng)中沒有電源，所以是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理工作的，即其目的是為了產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤；
C、該選項(xiàng)中沒有電源，所以是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理工作的，即其目的是為了產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯誤；
D、該實(shí)驗(yàn)裝置是研究電動機(jī)原理的使用，即說明通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用，故D正確；
故選D．
（3）通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流的方向有關(guān)，改變裝置中磁鐵的磁極位置，相當(dāng)于改變了磁場方向，所以線圈轉(zhuǎn)動的方向會發(fā)生改變；
（4）在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，釹鐵硼磁鐵需要導(dǎo)電，要成為電路的一部分，因此，該磁鐵所鍍的膜是導(dǎo)體．
故答案為：（1）通電導(dǎo)線在磁場中受力 的作用；（2）D；（3）改變；（4）導(dǎo)體．

點(diǎn)評 了解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)，明確其工作原理，再進(jìn)一步確定其性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，是解答的關(guān)鍵．