13. 如图(a)所示是一个手摇交流发电机模型。老师在课堂上演示时，不少同学注意到下列现象，请你对这些现象作出解释或做进一步探究。
(1) 当转速较小时，灯泡有明显的闪烁(亮暗变化)现象，而高速转动时这种现象会减弱或消失，这是为什么？
(2) 当转速小时，灯泡比较暗，转速加大时亮度增大。
① 根据这一现象，提出一个值得进一步探究的问题。
② 运用如图(b)所示的实验装置探究所提出的问题，简要说明操作方法和观察到的现象。
(1) 当转速较小时，灯泡有明显的闪烁(亮暗变化)现象，而高速转动时这种现象会减弱或消失，这是为什么？
(2) 当转速小时，灯泡比较暗，转速加大时亮度增大。
① 根据这一现象，提出一个值得进一步探究的问题。
② 运用如图(b)所示的实验装置探究所提出的问题，简要说明操作方法和观察到的现象。
答案：(1) 转速较小时，线圈转动频率低，交流电周期长，电流大小和方向变化慢，人眼能分辨亮暗变化，故闪烁明显；转速较大时，频率高，变化快，由于人眼视觉暂留效应，无法分辨亮暗变化，闪烁减弱或消失。
(2) ① 感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？② 操作方法：保持磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动。观察现象：比较灵敏电流计指针偏转角度。现象：导体运动速度越大，电流计指针偏转角度越大。
(2) ① 感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？② 操作方法：保持磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动。观察现象：比较灵敏电流计指针偏转角度。现象：导体运动速度越大，电流计指针偏转角度越大。
解析：
【分析】
1. 对于问题(1)，先明确手摇发电机的工作本质：它产生的是交变电流，电流大小和方向会周期性变化。转速较小时，线圈转动频率低，电流变化周期长，电流的大小和方向变化缓慢，人眼能分辨出亮暗的交替变化，所以灯泡闪烁明显；转速较大时，线圈转动频率高，电流变化速度快，结合人眼的视觉暂留效应（人眼会短暂保留看到的画面），无法分辨快速的亮暗变化，因此闪烁现象减弱或消失。
2. 对于问题(2)，① 从“转速小灯暗、转速大灯亮”的现象入手，灯泡亮度反映电路中电流大小，因此可提出关于感应电流大小与转动速度关系的探究问题；② 探究该问题需用控制变量法，控制磁场强弱、导体切割磁感线的方向等变量不变，只改变导体运动速度，通过灵敏电流计指针偏转角度判断感应电流大小（指针偏转角度越大，感应电流越大）。
【解析】
(1) 手摇交流发电机产生交变电流，电流的大小和方向随时间周期性变化。当转速较小时，线圈转动频率低，电流变化周期长，电流的大小和方向变化缓慢，人眼可清晰分辨灯泡的亮暗变化，故闪烁明显；当转速较大时，线圈转动频率高，电流变化速度快，由于人眼的视觉暂留效应，无法分辨快速的亮暗交替，所以闪烁现象减弱或消失。
(2) ① 由现象可知灯泡亮度与电流大小相关，因此提出探究问题：感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？
② 操作方法：采用控制变量法，保持蹄形磁体的磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动；
观察现象：观察并对比灵敏电流计指针的偏转角度；
实验现象：导体ab的运动速度越大，灵敏电流计指针偏转角度越大，说明感应电流越大。
【答案】
(1) 转速较小时，线圈转动频率低，交流电周期长，电流大小和方向变化慢，人眼能分辨亮暗变化，故闪烁明显；转速较大时，频率高，变化快，由于人眼视觉暂留效应，无法分辨亮暗变化，闪烁减弱或消失。
(2) ① 感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？
② 操作方法：保持磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动。观察现象：比较灵敏电流计指针偏转角度。现象：导体运动速度越大，电流计指针偏转角度越大。
【知识点】
电磁感应现象、交变电流特点、控制变量法
【点评】
本题结合手摇发电机的实际现象，既考察了对交变电流特性和人眼视觉暂留的理解，又考察了基于现象提出探究问题并设计实验的能力，注重理论联系实际，同时强调了控制变量法在实验探究中的应用。
【难度系数】
0.6
1. 对于问题(1)，先明确手摇发电机的工作本质：它产生的是交变电流，电流大小和方向会周期性变化。转速较小时，线圈转动频率低，电流变化周期长，电流的大小和方向变化缓慢，人眼能分辨出亮暗的交替变化，所以灯泡闪烁明显；转速较大时，线圈转动频率高，电流变化速度快，结合人眼的视觉暂留效应（人眼会短暂保留看到的画面），无法分辨快速的亮暗变化，因此闪烁现象减弱或消失。
2. 对于问题(2)，① 从“转速小灯暗、转速大灯亮”的现象入手，灯泡亮度反映电路中电流大小，因此可提出关于感应电流大小与转动速度关系的探究问题；② 探究该问题需用控制变量法，控制磁场强弱、导体切割磁感线的方向等变量不变，只改变导体运动速度，通过灵敏电流计指针偏转角度判断感应电流大小（指针偏转角度越大，感应电流越大）。
【解析】
(1) 手摇交流发电机产生交变电流，电流的大小和方向随时间周期性变化。当转速较小时，线圈转动频率低，电流变化周期长，电流的大小和方向变化缓慢，人眼可清晰分辨灯泡的亮暗变化，故闪烁明显；当转速较大时，线圈转动频率高，电流变化速度快，由于人眼的视觉暂留效应，无法分辨快速的亮暗交替，所以闪烁现象减弱或消失。
(2) ① 由现象可知灯泡亮度与电流大小相关，因此提出探究问题：感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？
② 操作方法：采用控制变量法，保持蹄形磁体的磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动；
观察现象：观察并对比灵敏电流计指针的偏转角度；
实验现象：导体ab的运动速度越大，灵敏电流计指针偏转角度越大，说明感应电流越大。
【答案】
(1) 转速较小时，线圈转动频率低，交流电周期长，电流大小和方向变化慢，人眼能分辨亮暗变化，故闪烁明显；转速较大时，频率高，变化快，由于人眼视觉暂留效应，无法分辨亮暗变化，闪烁减弱或消失。
(2) ① 感应电流的大小与线圈转动速度是否有关？
② 操作方法：保持磁场强弱、导体切割磁感线的方向不变，让导体ab以不同速度在磁场中沿同一方向做切割磁感线运动。观察现象：比较灵敏电流计指针偏转角度。现象：导体运动速度越大，电流计指针偏转角度越大。
【知识点】
电磁感应现象、交变电流特点、控制变量法
【点评】
本题结合手摇发电机的实际现象，既考察了对交变电流特性和人眼视觉暂留的理解，又考察了基于现象提出探究问题并设计实验的能力，注重理论联系实际，同时强调了控制变量法在实验探究中的应用。
【难度系数】
0.6