Question

2．如图1所示是探究法拉第电磁感应定律的实验装置，在传送带上固定一条形磁铁，让传送带匀速运动．
实验器材：可成倍数控制速度的同步电动机；同步带（上表面固定一强磁铁）；线圈（连接到微电压传感器上）；处理数据的计算机（已连接传感器）等．
实验方案：用同一个线圈进行实验（即匝数n一定、线圈面积一定），使同步电动机的速度成倍数变化；记录下每次磁铁穿过线圈时传感器所采集的数据．并将数据传送至计算机进行图象化处理．

（1）使同步电动机的速度成倍数变化，目的是成倍数的改变B
A．磁通量的变化量△Φ
B．磁铁穿过线圈的时间△t
（2）若传送带以速度v匀速运动时，计算机上显示的电压波形为图A，则计算机上显示的电压波形为B图时，传送带的速度为2v；计算机上显示的电压波形为C图时，传送带的速度为4v
（3）本实验直接得到的结论是：感应电动势E的大小跟磁铁穿过线圈的时间△t成反比．考虑到线圈的匝数、线圈面积以及磁铁的磁性不变，由此得到更一般的结论是穿过线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大．

Answer 1

分析 （1）传送带的速度越大，则磁铁穿过线圈的时间越短，由此分析；
（2）结合法拉第电磁感应定律分析即可；
（3）根据前面的分析得出结论即可．

解答 解：（1）在该实验中，线圈的面积不变，在磁铁穿过线圈的过程中，穿过线圈的最大磁通量不变，所以使同步电动机的速度成倍数变化，目的是成倍数的改变磁铁穿过线圈的时间△t．所以选项A错误，B正确；
（2）若传送带以速度v匀速运动时，计算机上显示的电压波形为图A中的最大值是0.5V，在计算机上显示的电压波形为B图中，感应电动势的最大值是1.0V，由法拉第电磁感应定律可知，磁铁穿过线圈时磁通量的最大变化率是原来的2倍，所以传送带的速度为开始时的2倍，即2v；在计算机上显示的电压波形为C图中，最大感应电动势为2.0V，由法拉第电磁感应定律可知，传送带的速度为初速度的4倍，为4v；
（3）本实验直接得到的结论是：感应电动势E的大小跟磁铁穿过线圈的时间△t 成反比．考虑到线圈的匝数、线圈面积以及磁铁的磁性不变，△t越小，则磁通量的变化越快，所以由此得到的结论为：穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大．
故答案为：（1）B；（2）2v，4v；（3）成反比；穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大．

点评 该题考查对法拉第电磁感应定律的研究，属于设计性的实验，解答的关键是理解实验的目的和实验的原理，能结合法拉第电磁感应定律分析解答问题．