Question

19．“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求．甲乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了．对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设：
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用
（1）没通电时，静止的小磁针的N极指向北方．（填“南方”或“北方”）
（2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是磁针偏转的方向不变．
（3）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将改变（选填“不改变”或“改变”）．
（4）在做该实验时，下列操作中现象最明显的是B
A．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
B．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
C．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的正下方
D．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的延长线上．

Answer 1

分析 （1）通电导线周围有磁场；地球是一个巨大的磁体，地理的南极是地磁场的北极，地理的北极是地磁场的南极，即导致静止的小磁针的N极指向北方；
（2）（3）磁场方向与电流的方向有关．
（4）地球的磁场方向是从地理的南极指向北极，所以为了避免地磁场对该实验的影响，应该将导线南北放置．

解答 解：（1）没通电时，通电导线周围没有磁场；由于地球是一个巨大的磁体，地理的南极是地磁场的北极，地理的北极是地磁场的南极，所以没通电时，小磁针在地磁场的作用下N极指向北方；
（2）如果乙正确，他们调换电池的正负极，改变电流的方向，磁场方向改变，小磁针偏转方向改变，如果甲同学的假设是正确的，磁针偏转的方向不变．
（3）由于电流产生的磁场在导线上、下方的方向相反，当小磁针从下方移到上方之后，小磁针的转动方向会相反．
（4）地球的磁场方向是从地理的南极指向北极，所以若将导线东西放置，导线周围的磁场有很多电话南北方向的，所以此时很多的磁场方向与地球的磁场方向可能一致，而导致实验现象不明显，但若将导线南北放置，此时导线的磁场方向是东西方向的，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下指示东西，故现象更为明显．
故答案为：（1）北方；（2）磁针偏转的方向不变；（3）改变；（4）B．

点评 本题考查了小磁针转动的原因和电流的磁效应的知识，是一道实验探究题，有一定的难度．