Question

小张同学在做“制作、研究电磁铁”的实验中，猜想电磁铁的磁性强弱应该与电流大小有关，还与线圈的匝数有关．为此他用铁钉和漆包线绕制成匝数不同的甲、乙两个电磁铁，并找来了相关的实验器材，如图所示．请你将图中器材连成一个电路，使该电路既能用来做探究磁性强弱与匝数多少有关，又能用来探究与电流大小有关的实验．
（1）研究磁性强弱跟线圈的匝数关系时，闭合开关S后，通过观察比较
________得出结论；?
（2）在（1）的基础上，再研究磁性强弱跟线圈中的电流关系时，只需移动变阻器滑片的位置，通过观察比较________得出结论；
（3）实验中小张采用的研究方法是________．

Answer 1

解：电磁铁的磁性可能跟电流大小和线圈的匝数有关．将甲、乙两个电磁铁串联，可以得到相同的电流；利用滑动变阻器可以改变漆包线中电流的大小．所以电路设计为：
从电源的正极出发，依次连接开关、滑动变阻器、甲电磁铁、乙电磁铁、电源的负极．如图所示．
（1）研究磁性强弱跟线圈的匝数关系时，甲乙串联，电流相等，甲乙匝数不同，甲乙吸引小铁钉的多少反映了磁性的强弱．
（2）研究磁性强弱跟线圈中的电流关系时，甲或乙线圈匝数一定，移动滑动变阻器的滑片，改变电流的大小，观察甲或乙吸引小铁钉的多少．
（3）电磁铁的磁性可能跟电流大小和匝数多少有关，研究磁性跟电流大小关系时，改变电流大小，线圈匝数是一定的．研究磁性跟匝数关系时，线圈匝数不同，电流大小一定．这种方法是控制变量法．
故答案为：（1）被甲乙两电磁铁吸引的小铁钉的数目．
（2）同一电磁铁吸引小铁钉数目的增减情况．
（3）控制变量法．
分析：①影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小和线圈的匝数．电流越大、线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强．
②探究电磁铁磁性强弱跟匝数的关系时，保持电流相同，所以甲乙两个电磁铁可以组成串联电路，甲乙的匝数不同，通过比较甲乙吸引小铁钉的多少来探究磁性强弱跟匝数的关系．
③探究电磁铁磁性强弱跟电流大小的关系，保持匝数相同，改变滑动变阻器滑片的位置来改变电流的大小，通过比较甲或乙前后两次吸引小铁钉的多少来探究磁性强弱跟电流大小的关系．
④用电磁铁吸引小铁钉的多少来反映电磁铁磁性强弱的方法是转换法．
⑤电磁铁的磁性强弱跟电流大小和匝数多少有关，研究磁性强弱跟电流大小关系时，改变电流大小，匝数一定，在研究磁性强弱跟匝数关系时，线圈匝数不同，电流大小一定，这种方法是控制变量法．
点评：本题涉及到的知识多、题型多，串联电路电流处处相等、滑动变阻器的作用、电磁铁磁性强弱的影响因素、电路的设计、物理的研究方法等等，综合性很强，给解题带来一定的难度．