Question

19．在“山西省初中物理知識(shí)創(chuàng)新應(yīng)用”活動(dòng)中，
為每個(gè)參賽小組提供一根條形磁鐵，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(chǎng)組裝成磁力運(yùn)輸車參賽，速度快者獲勝．能夠說(shuō)出創(chuàng)新點(diǎn)、不足或改進(jìn)之處，善于團(tuán)隊(duì)合作頒發(fā)特別獎(jiǎng)．下面是“牛頓”學(xué)習(xí)小組同學(xué)制作的運(yùn)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(jiǎn)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(wú)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(jì)活動(dòng)回答下列問(wèn)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(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車相對(duì)地面是運(yùn)動(dòng)的．撤去條形磁鐵小車仍能繼續(xù)前進(jìn)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(jì)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(huì)增加小車對(duì)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(shí)，想想他們的設(shè)計(jì)還有什么弊端并說(shuō)明理由：電壓過(guò)大，線圈中電流過(guò)大，產(chǎn)生熱量過(guò)多漆包線燒壞．請(qǐng)你為“牛頓”小組為增加磁力提高車速提出一條設(shè)計(jì)建議：增加線圈匝數(shù)（減小小車軸承之間的摩擦、采用輕質(zhì)材料減小小車的重力等）．

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(duì)于參照物的位置是否變化，從而判斷其運(yùn)動(dòng)情況；根據(jù)小車具有慣性可解釋其為什么能繼續(xù)前進(jìn)；
（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(guò)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(jìn)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(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車相對(duì)地面，位置發(fā)生了改變，所以是運(yùn)動(dòng)的．
撤去條形磁鐵小車仍能繼續(xù)前進(jìn)的原因是小車具有慣性，仍能保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
（2）由題意可知，增加了電池，小車對(duì)地面的壓力也會(huì)變大，這樣使摩擦力也增加了，也會(huì)對(duì)提高小車的速度造成不利影響．
他們的設(shè)計(jì)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(guò)大，產(chǎn)生熱量過(guò)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(guò)大，線圈中電流過(guò)大，產(chǎn)生熱量過(guò)多漆包線燒壞；
增加線圈匝數(shù)（減小小車軸承之間的摩擦、采用輕質(zhì)材料減小小車的重力等）．

點(diǎn)評(píng) 本題以同學(xué)們的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(shí)點(diǎn)，綜合性強(qiáng)，有利于同學(xué)們的能力培養(yǎng)．