Question

12．“大膽猜想與小心求證”是科學研究的基本要求．甲乙兩同學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線，閉合開關，原來靜止的小磁針轉動了．對于小磁針轉動的原因，兩同學有著不同的假設：
甲：是因為導線通電發(fā)熱，造成導線周圍空氣溫度升高，空氣的對流運動使磁針偏轉
乙：是因為電流周圍產生磁場，磁場對磁針產生了磁力的作用
（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）甲同學看到小磁針偏轉，認為它一定受到力的作用，他判斷的理由是力可以改變物體的運動狀態(tài)．
（3）兩同學討論后，設計了以下實驗來驗證哪一個觀點是正確的：他們調換電池的正負極，改變電流的方向，閉合開關，如果甲同學的假設是正確的，預計應該看到的現象是：磁針偏轉的方向不變．
（4）老師在其它實驗條件不變的情況下，把小磁針從直導線下方移到了直導線上方，閉合開關后，小磁針的轉動方向將改變（選填“不改變”或“改變”）．
（5）在做該實驗時，下列操作中現象最明顯的是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，使磁針在導線的正下方
D．沿電流方向放置小磁針，使磁針在導線的延長線上．

Answer 1

分析 （1）通電導線周圍有磁場；靜止的小磁針的N極指向北方；
（2）力可以改變物體的運動狀態(tài)，也可以改變物體的形狀；
（3）（4）磁場方向與電流的方向有關；
（5）解答本題的關鍵是了解發(fā)現電流磁效應的現象，同時明確通電直導線周圍的磁場分別情況，并要求搞清地磁場的分布對小磁針的影響．

解答 解：（1）沒通電時，通電導線周圍有磁場，沒通電時，小磁針在地磁場的作用下N極指向北方；
（2）使物體運動，必須讓物體受力，因為只有力才可以改變物體的運動狀態(tài)；
（3）如果乙正確，他們調換電池的正負極，改變電流的方向，磁場方向改變，小磁針偏轉方向改變，如果甲同學的假設是正確的，磁針偏轉的方向不變；
（4）由于電流產生的磁場在導線上、下方的方向相反，當小磁針從下方移到上方之后，小磁針的轉動方向會相反；
（5）奧斯特發(fā)現電流周圍存在磁場，對小磁針有磁場力作用，但地磁場也對小磁針有磁場力作用（指向南北），所以為了回避因地磁場的作用，因此將導線須南北放置，若偏轉說明是通電導線的磁場引起的，且放置在導線的下方或上方，不能在導線的延長線上，ACD錯誤，B正確，故選B．
故答案為：（1）北方；（2）力可以改變物體的運動狀態(tài)；（3）磁針偏轉的方向不變；（4）改變；（5）B．

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