Question

5．為驗(yàn)證奧斯特實(shí)驗(yàn)，小明從實(shí)驗(yàn)室借了一枚小磁針．

（1）回家后，他把小磁針?lè)旁谧郎�，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)總是指向南北方，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極（選填“S”或“N”）．
（2）接著他把通電的臺(tái)燈（60W）上的導(dǎo)線移到小磁針的上方，沿南北方向靠近小磁針?lè)胖茫ㄈ鐖D甲），結(jié)果發(fā)現(xiàn)小磁針并未發(fā)生偏轉(zhuǎn)．
帶著疑問(wèn)，小明與同學(xué)討論小磁針不偏轉(zhuǎn)的原因，共有兩種猜想．
猜想一：可能是提燈有兩根導(dǎo)線，其中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消．
猜想二：可能是臺(tái)燈導(dǎo)線中的電流小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)太弱，不足以使小磁針偏轉(zhuǎn)．
接著，它們又設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，如圖乙所示，用兩節(jié)干電池（3V）和一段電阻絲（12Ω）串聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．
①電阻絲中的電流小于（選填“大于”“等于”或“小于”）臺(tái)燈中的電流，據(jù)此可以斷定猜想二是錯(cuò)誤的．
②該實(shí)驗(yàn)中用小磁針的偏轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)明通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，這是采用了下列哪種物理思想方法？答轉(zhuǎn)換法．
③為了能夠作出與①中同樣的判斷，除了用圖乙的探究方法外，我們還可以采用怎樣的實(shí)驗(yàn)方法？請(qǐng)簡(jiǎn)述你的做法．

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）①通過(guò)公式：I=$\frac{P}{U}$和I=$\frac{U}{R}$，計(jì)算臺(tái)燈導(dǎo)線中的電流和電阻線中的電流進(jìn)行比較；
②用小磁針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明磁場(chǎng)的存在，運(yùn)用的是轉(zhuǎn)換法；
③改變照明電路中的電流，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

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）①臺(tái)燈導(dǎo)線中的電流為：I_燈=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{220V}$≈0.27A；
電阻線中的電流為：I_阻=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A；
電阻絲中的電流小于臺(tái)燈中的電流；所以臺(tái)燈線不能使縫衣針偏轉(zhuǎn)不是由于電流太小引起的，其真正的原因是，臺(tái)燈是交流電，并行的導(dǎo)線中瞬間的電流方向是相反的，因此產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，因而不會(huì)使縫衣針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；猜想二是錯(cuò)誤的；
②磁場(chǎng)是看不見(jiàn)，摸不著的，該實(shí)驗(yàn)中用小磁針的偏轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)明通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，這是采用了轉(zhuǎn)換法；
③把臺(tái)燈換成電功率大的電爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察小磁針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)．
故答案為：（1）小磁針受到地磁場(chǎng)的作用；S；（2）①小于；二；②轉(zhuǎn)換法；③把臺(tái)燈換成電功率大的電爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察小磁針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)．

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．