Question

19．“大膽猜想與小心求證”是科學(xué)研究的基本要求．甲乙兩同學(xué)做了如圖所示的實驗：在靜止的小磁針上方平行地放一根直導(dǎo)線，閉合開關(guān)，原來靜止的小磁針轉(zhuǎn)動了．對于小磁針轉(zhuǎn)動的原因，兩同學(xué)有著不同的假設(shè)：
甲：是因為導(dǎo)線通電發(fā)熱，造成導(dǎo)線周圍空氣溫度升高，空氣的對流運動使磁針偏轉(zhuǎn)
乙：是因為電流周圍產(chǎn)生磁場，磁場對磁針產(chǎn)生了力的作用
（1）沒通電時，靜止的小磁針的N極指向北方．（填“南方”或“北方”）
（2）兩同學(xué)討論后，設(shè)計了以下實驗來驗證哪一個觀點是正確的：他們調(diào)換電池的正負(fù)極，改變電流的方向，閉合開關(guān)，如果甲同學(xué)的假設(shè)是正確的，預(yù)計應(yīng)該看到的現(xiàn)象是磁針偏轉(zhuǎn)的方向不變．
（3）老師在其它實驗條件不變的情況下，把小磁針從直導(dǎo)線下方移到了直導(dǎo)線上方，閉合開關(guān)后，小磁針的轉(zhuǎn)動方向?qū)⒏淖儯ㄟx填“不改變”或“改變”）．
（4）在做該實驗時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是B
A．電流沿東西方向放置在磁針的正上方
B．電流沿南北方向放置在磁針的正上方
C．沿電流方向放置小磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方
D．沿電流方向放置小磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長線上．

Answer 1

分析 （1）通電導(dǎo)線周圍有磁場；地球是一個巨大的磁體，地理的南極是地磁場的北極，地理的北極是地磁場的南極，即導(dǎo)致靜止的小磁針的N極指向北方；
（2）（3）磁場方向與電流的方向有關(guān)．
（4）地球的磁場方向是從地理的南極指向北極，所以為了避免地磁場對該實驗的影響，應(yīng)該將導(dǎo)線南北放置．

解答 解：（1）沒通電時，通電導(dǎo)線周圍沒有磁場；由于地球是一個巨大的磁體，地理的南極是地磁場的北極，地理的北極是地磁場的南極，所以沒通電時，小磁針在地磁場的作用下N極指向北方；
（2）如果乙正確，他們調(diào)換電池的正負(fù)極，改變電流的方向，磁場方向改變，小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變，如果甲同學(xué)的假設(shè)是正確的，磁針偏轉(zhuǎn)的方向不變．
（3）由于電流產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線上、下方的方向相反，當(dāng)小磁針從下方移到上方之后，小磁針的轉(zhuǎn)動方向會相反．
（4）地球的磁場方向是從地理的南極指向北極，所以若將導(dǎo)線東西放置，導(dǎo)線周圍的磁場有很多電話南北方向的，所以此時很多的磁場方向與地球的磁場方向可能一致，而導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不明顯，但若將導(dǎo)線南北放置，此時導(dǎo)線的磁場方向是東西方向的，所以此時小磁針會在導(dǎo)線磁場的作用下指示東西，故現(xiàn)象更為明顯．
故答案為：（1）北方；（2）磁針偏轉(zhuǎn)的方向不變；（3）改變；（4）B．

點評 本題考查了小磁針轉(zhuǎn)動的原因和電流的磁效應(yīng)的知識，是一道實驗探究題，有一定的難度．