Question

4．奧斯特實(shí)驗(yàn)：（丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特）如圖是奧斯特實(shí)驗(yàn)示意圖，

（1）比較（a）與（b）可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)．比較（a）與（c）得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：磁場(chǎng)的方向與電流方向有關(guān)．
（2）直線電流的磁場(chǎng)：直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，磁感線是以導(dǎo)線為圓心排列的一層一層的同心圓．
小菲同學(xué)在課后進(jìn)行了以下探究：?jiǎn)栴}：通電圓環(huán)（如圖丙）內(nèi)部的磁場(chǎng)如何分布呢？
猜想：可能也符合右手定則．
實(shí)驗(yàn)：她連接如圖丁所示的電路（外部電路未畫(huà)出）．
現(xiàn)象：位于圓環(huán)中心的小磁針N極垂直紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng)．
根據(jù)小菲同學(xué)的探究過(guò)程，回答下列問(wèn)題：
（3）通電圓環(huán)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布是否符合右手定則？是（選填“是”或“否”）．
（4）如圖戊所示，如果把地球看成一個(gè)通電圓環(huán)，則赤道這一通電圓環(huán)的電流方向?yàn)橛蓶|向西（選填“由西向東”或“由東向西”）
（5）小菲同學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)中，體現(xiàn)了哪些學(xué)習(xí)科學(xué)的思想和方法？BD
A．控制變量法    B．轉(zhuǎn)換法    C．等效替代法     D．逆向思維法．

Answer 1

分析 （1）比較（a）與（b）可發(fā)現(xiàn)（a）中電路閉合且有電源，電路中有電流，而（b）中沒(méi)有電源，電路中沒(méi)有電流，觀察小磁針的變化可知實(shí)驗(yàn)結(jié)論；同理比較（a）、（c）可得出結(jié)論；
（2）由圖可知直線電流的磁場(chǎng)形狀；根據(jù)安培定則關(guān)于直導(dǎo)線的磁場(chǎng)判斷可得出通電直導(dǎo)線周?chē)�的磁�?chǎng)方向與電流方向的關(guān)系判斷方法；
（3）利用右手定則的內(nèi)容即可確定通電圓環(huán)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布是否符合右手定則；
（4）根據(jù)地磁場(chǎng)和右手定則可知赤道這一通電圓環(huán)的電流方向；
（5）實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的實(shí)驗(yàn)方法有控制變量法；轉(zhuǎn)換法；等效替代法；逆向思維法等，注意區(qū)分．

解答 解：（1）由圖可知，（a）圖中的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通電導(dǎo)體產(chǎn)生了磁場(chǎng)；而同樣放置的（b）圖中，小磁針沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明（b）圖中沒(méi)有磁場(chǎng)，故說(shuō)明只有電流周?chē)�可以產(chǎn)生磁場(chǎng)；比較（a）、（c）可知，兩圖中的小磁針的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生了變化，故說(shuō)明電流方向不同，而磁場(chǎng)的方向也發(fā)生變化，即磁場(chǎng)的方向與電流方向有關(guān)；
（2）由圖可知，通電直導(dǎo)線的周?chē)�磁�?chǎng)為以導(dǎo)線為圓心的一層層的同心圓；通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)可以由安培定則進(jìn)行判斷：用右手握住直導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，四指彎曲的方向即為磁場(chǎng)的方向；
（3）伸出右手，大拇指指向電流方向，四指的指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向，因此通電圓環(huán)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布符合右手定則；
（4）因此地磁場(chǎng)由南向北，根據(jù)右手定則可知，赤道這一通電圓環(huán)的電流方向?yàn)橛蓶|向西；
（5）小菲同學(xué)在該探究實(shí)驗(yàn)中，將地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電流周?chē)�磁�?chǎng)來(lái)進(jìn)行探究，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用；同時(shí)根據(jù)磁場(chǎng)來(lái)確定電流方向體現(xiàn)了逆向思維法的應(yīng)用．
故答案為：（1）電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)；磁場(chǎng)的方向與電流方向有關(guān)；（2）同心圓；（3）是；（4）由東向西；（5）BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查奧斯特實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及安培定則的關(guān)于直線電流的磁場(chǎng)的判斷；應(yīng)能熟練應(yīng)用安培定則的三種情況判斷其磁場(chǎng)．