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    4．实验室内设置有四辆脚踏车，每逢下课同学们就会排队来骑脚踏车，因为骑车不仅可以健身，同时还可以发电供学校使用．装在自行车上的发电机工作时把机械能转化成电能．同学们用如图所示实验装置探究发电机的工作原理，探究中有同学们提出了问题：“感应电流的方向会跟哪些因素有关呢？”
    小红猜想：“可能跟磁场的方向有关．”
    小华猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的方向有关．”
    小丽猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关．”
    图是小明的实验装置，闭合开关后，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路．小明将实验中观察到的现象记录在下表中．
    次数开关磁场方向导体ab的运动方向电流表指针的偏转方向
    1断开上N下S向右运动不偏转
    2闭合上N下S向右运动向左偏转
    3闭合上N下S向左运动向右偏转
    4闭合上N下S向上运动不偏转
    5闭合上S下N向下运动不偏转
    6闭合上S下N向右运动向右偏转
    7闭合上S下N向左运动向左偏转
    （1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流．
    （2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关．
    （3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动的方向一定时，感应电流的方向与磁场方向有关．
    （4）此实验的研究方法有控制变量法和转换法．在此实验的过程中是机械能转化为电能，重要的应用是发电机．
    （5）针对这个实验小明进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此以外你的猜想是：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关．写出验证你的猜想的主要步骤．

    分析 发电机是产生电能的装置，将线圈在磁场中运动的机械能转化为电能；
    （1）产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做什么变化，若运动，分析是什么性质的运动；
    （2）若在磁场方向不变时，只有导体运动方向再改变，感应电流也在变化，则说明感应电流方向一定与导体运动方向有关；
    （3）同理，若在导体运动方向不变时，磁场方向不同时电流在变化，则说明感应电流方向一定与磁场方向有关；
    （4）探究电流的大小与哪些因素有关的实验要根据控制变量法和转换法探究；电磁感应现象中能量是由机械能转化成电能；
    （5）由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，所以可以围绕着导体的运动展开猜想；实验的步骤要围绕着猜想来展开，注意实验过程中要采用控制变量法，变化的是猜想的因素，其它的量不变．

    解答 解：
    发电机是将线圈转动的机械能转化为电能的装置；
    （1）产生感应电流的现象中，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直；即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动．
    （2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向就改变．
    （3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，磁场方向改变，感应电流的方向就改变．
    （4）此实验中，研究感应电流的方向与磁场方向有关时，控制在导体切割磁感线运动方向不变；研究感应电流的方向与在导体运动方向有关时，控制磁场方向不变时，即研究方法有控制变量法；
    导体中有无电流是通过电流表的指针的有无偏转来判断的，即研究方法有转换法；
    闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动而产生的，可见消耗的是机械能，所以实验过程中是机械能转化成电能；应用这一现象制造的是发电机．
    （5）因为导体是否运动、磁场的有无都影响了感应电流的大小；所以猜想除了感应电流的大小可能与磁场的强弱有关，还可以猜想：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关．
    ①步骤设计时采用控制变量法；即：保持磁场强弱不变，让导体ab以不同的速度做切割磁感线运动．
    故主要步骤：保持磁场强弱不变，让导体ab以不同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．
    ②因我们采取转换法，利用电流表指针的偏转幅度表示感应电流的大小，所以实验结果的分析是：
    如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关；如果电流表指针偏转幅度不相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关．
    故答案为：机械；
    （1）切割磁感线运动；
    （2）导体切割磁感线运动的方向；
    （3）在导体切割磁感线运动的方向一定时，感应电流的方向与磁场方向有关；
    （4）转换；机械；电；发电机；
    （5）感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关；①主要步骤：保持磁场强弱不变，让导体ab以不同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小；
    ②如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关；如果电流表指针偏转幅度不相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关．

    点评 本题从知识上考查电磁感应现象，知道产生感应电流的条件和影响感应电流的方向的因素；从方法上考查了控制变量法的数据分析过程．

    练习册系列答案
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    ②圆柱体甲对水平桌面的压强．
    ③小明和小华两位同学设想求出当用绳子将甲物体的$\frac{1}{2}$体积浸入乙容器的水中时，乙底部受到水的压强的增加量．他们的计算过程如表所示．
    计算的主要步骤
    小明步骤1×乙容器中水深度的增加量△h=$\frac{△V}{{S}_{甲}}$=10-3米3/（10-2米2）=0.1米
    步骤2×乙底部受到水的压强的增加量△p水=ρ水g△h=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.1米=1×103帕
    小华步骤1×乙容器中水深度的增加量△h=$\frac{△V}{{S}_{乙}-{S}_{甲}}$=10-3米3/（2×10-2米2-10-2米2）=0.1米
    步骤2×乙底部受到水的压强的增加量△p水=ρ水g△h=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.1米=1×103帕
    请判断，小明同学的计算过程（1）错误，小华同学的计算过程（2）错误．（ 均选填“正确”或“错误”）．若他们的计算过程有错误，请在错误步骤的序号后打“×”．若你认为他们的计算过程均有错误，请写出正确的计算．

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    猜想A：摩擦力的大小与压力的大小有关．
    猜想B：摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
    猜想C：摩擦力的大小与物体间的接触面积大小有关

    为了验证这三个猜想，小华同学设计了如图所示的实验：
    （1）在实验中，为了使摩擦力大小等于测力计示数，小华应该用测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动．
    （2）由图甲、乙两个实验可知，摩擦力的大小与压力的大小有关．
    （3）由图甲和图丙两个实验可知，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
    （4）如果他要验证猜想C，他的操作步骤应是：a．把木块平放在长木板上用弹簧测力计水平匀速拉动，读出弹簧测力计的示数F1；
    b．把木块侧放在长木板同一面上用弹簧测力计水平匀速拉动，读出弹簧测力计的示数F2．

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