Question

19．在“山西省初中物理知识创新应用”活动中，
为每个参赛小组提供一根条形磁铁，参赛者要自备电池、漆包线、铁芯等材料自制小型电磁铁，并现场组装成磁力运输车参赛，速度快者获胜．能够说出创新点、不足或改进之处，善于团队合作颁发特别奖．下面是“牛顿”学习小组同学制作的运输车原理图，为增加磁力提高小车速度，小组的同学们查阅资料得知决定磁力大小因素简单公式：F=A×（I×W）²，F为磁力，单位为N；I为线圈电流，单位为A；W为线圈匝数，无单位；A为与线圈横截面积（面积越大参数值越大）、铁芯材质、气隙等结构相关的参数．结合他们的设计活动回答下列问题：
（1）在如图所示的条形磁铁与小车之间产生的是斥力（填“斥力”或“引力”）．当匀速运动时，小车相对地面是运动的．撤去条形磁铁小车仍能继续前进的原因是小车具有惯性．
（2）“牛顿”小组同学为了增加磁力，提高小车行驶速度，设计多加几节干电池，增加线圈中电流，加大磁力．但这样做也会增加小车对地面的压力从而使摩擦力增加．结合你所学习的物理知识，想想他们的设计还有什么弊端并说明理由：电压过大，线圈中电流过大，产生热量过多漆包线烧坏．请你为“牛顿”小组为增加磁力提高车速提出一条设计建议：增加线圈匝数（减小小车轴承之间的摩擦、采用轻质材料减小小车的重力等）．

Answer 1

分析 （1）结合磁极间的相互作用可判断小车受到的力；看小车相对于参照物的位置是否变化，从而判断其运动情况；根据小车具有惯性可解释其为什么能继续前进；
（2）影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度，据此判断；图中直接将导线圈接在电源两极上，电池节数增加，容易造成电流过大，据此判断；
提高车速可以从增大电磁铁的磁性、减小摩擦等角度具体考虑改进的措施．

解答 解：（1）读图，利用安培定则可以判断，电磁铁的右端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，条形磁铁与小车之间产生的是斥力；
当小车匀速运动时，小车相对地面，位置发生了改变，所以是运动的．
撤去条形磁铁小车仍能继续前进的原因是小车具有惯性，仍能保持原来的运动状态．
（2）由题意可知，增加了电池，小车对地面的压力也会变大，这样使摩擦力也增加了，也会对提高小车的速度造成不利影响．
他们的设计中，直接将导线圈接在电源两极上，电池节数增加，容易造成电流过大，产生热量过多漆包线容易烧坏．
增加磁力提高车速可采取的措施有：增加线圈匝数、增大电磁铁的面积、增大铁芯、减小小车轴承之间的摩擦、采用轻质材料减小小车的重量等．
故答案为：（1）斥力；地面；小车具有惯性；
（2）摩擦力；电压过大，线圈中电流过大，产生热量过多漆包线烧坏；
增加线圈匝数（减小小车轴承之间的摩擦、采用轻质材料减小小车的重力等）．

点评 本题以同学们的创新实验为内容，考查了电磁铁的制作，磁极间的相互作用，安培定则，以及力学的相关知识点，综合性强，有利于同学们的能力培养．