Question

3．小明用大頭針和小磁針來(lái)探究通電螺線管的磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)中

（1）他把小磁針?lè)旁谒�平桌面上，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)總是指向南北方向，這是因?yàn)樾〈裴樖艿降卮艌?chǎng)的作用，小磁針指南的一端是S（填“S”或“N”）極．
（2）將螺線管連接到如圖甲所示電路中，閉合開關(guān)后，將螺線管靠近大頭針，發(fā)現(xiàn)通電螺線管吸引大頭針，此現(xiàn)象說(shuō)明：通電螺線管具有磁性．
（3）將小磁針?lè)旁诼菥�管周圍不同的位置如圖乙所示，放小磁針的目的是確定磁場(chǎng)的方向，閉合開關(guān)后觀察到的現(xiàn)象是小磁針指向發(fā)生變化，這上述步驟中不能（填“能”或“不能”）用大頭針代替小磁針（假設(shè)大頭針也能被懸起且自由轉(zhuǎn)動(dòng)）
（4）通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān)，驗(yàn)證方法是改變螺線管中電流方向，觀察小磁針的指向變化情況．
（5）小明猜想通電螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)弱可能與線圈匝數(shù)和電流大小都有關(guān)．于是，他設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)中，他將開關(guān)S始終接在1上時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，觀察電流表示數(shù)及通電螺線管吸引的大頭針數(shù)目，此時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器是為了改變兩次實(shí)驗(yàn)的電流大小來(lái)研究通電螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）地球是一個(gè)巨大的條形磁鐵，所以其周圍的空間存在著磁場(chǎng)，即地磁場(chǎng)，所以會(huì)對(duì)其周圍的磁體產(chǎn)生磁力的作用；當(dāng)小磁針靜止時(shí)，其N極指北，S極指南；
（2）磁性是指物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)；
（3）小磁針?lè)湃氪艌?chǎng)，小磁針靜止時(shí)N極指向和該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同；同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，據(jù)此判斷能否用大頭針代替小磁針；
（4）通通電直螺線管的磁場(chǎng)方向可能也跟電流方向有關(guān)，所以要改變電流方向，觀察小磁針受力情況，來(lái)判斷直螺線管的磁場(chǎng)方向；
（5）影響螺線管磁性強(qiáng)弱的因素有電流的大小和線圈匝數(shù)的多少，在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意控制變量法的運(yùn)用．

解答 解：
（1）由于地球的周圍存在地磁場(chǎng)，所以地球周圍任何范圍內(nèi)的小磁針（指南針）都要受到地磁場(chǎng)的作用而指向南北方向；小磁針指南的一端為S極；
（2）將螺線管連接到如圖甲所示電路中，閉合開關(guān)后，將螺線管靠近大頭針，發(fā)現(xiàn)通電螺線管吸引大頭針，此現(xiàn)象說(shuō)明：通電螺線管具有磁性；
（3）因?yàn)樾〈裴樂(lè)湃氪艌?chǎng)，小磁針靜止時(shí)N極指向和該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同，所以實(shí)驗(yàn)中使用小磁針是為了判斷該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向；閉合開關(guān)后觀察到的現(xiàn)象是小磁針不在指南北，而是有了新的指向；大頭針不具有磁性，不能指示磁場(chǎng)的方向，它只能被通電螺線管吸引，所以用大頭針代替小磁針；
（4）通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向和電流有關(guān)，驗(yàn)證方法是改變螺線管中電流方向，觀察小磁針的指向變化情況；
（5）實(shí)驗(yàn)中，他將開關(guān)S在l上，連入電路的線圈匝數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化，為了改變電流，應(yīng)調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，控制兩次實(shí)驗(yàn)的電流大小不同，再次觀察電流表示數(shù)及吸引的回形針數(shù)目，這樣才能探究出通電螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系．
故答案為：
（1）小磁針受到地磁場(chǎng)的作用；S；
（2）通電螺線管吸引大頭針；通電螺線管具有磁性；
（3）確定磁場(chǎng)的方向；小磁針指向發(fā)生變化；不能；
（4）電流方向；改變螺線管中電流方向，觀察小磁針的指向變化情況；
（5）改變兩次實(shí)驗(yàn)的電流大��； 通電螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大�。�

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)是電磁學(xué)中的綜合性實(shí)驗(yàn)，考查的知識(shí)較多，既有轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用，也有控制變量法的研究，是物理學(xué)中較典型的實(shí)驗(yàn)之一，是我們應(yīng)該掌握的．