Question

某同學(xué)受奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，產(chǎn)生了探究通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的興趣．探究過(guò)程如下：
A．讓豎直的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)一張硬紙板，以導(dǎo)線為中心在紙板上任意做直線．在直線上不同位置放上能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)N極指向都與直線垂直；
B．直線上任意關(guān)于導(dǎo)線對(duì)稱兩點(diǎn)處的小磁針N極指向相反；
C．改變電流大小時(shí)，小磁針指向不變；
D．通過(guò)查閱資料得知，通電長(zhǎng)直導(dǎo)線外某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小成正比，與這一點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離成反比．
（1）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，紙板的俯視圖如下，其中“?”表示電流方向垂直紙面向外，小磁針涂黑部分為N極．請(qǐng)?jiān)谟疫吿骄窟^(guò)程紙板的俯視圖上作出通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍的磁感線分布圖．（分布圖要能夠反映不同位置處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向）．

（2）若要驗(yàn)證某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱與其到通電長(zhǎng)直導(dǎo)線距離成反比的結(jié)論，應(yīng)控制 ______不變．
（3）同一通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍，離通電導(dǎo)線距離為r和2r的兩點(diǎn)．磁場(chǎng)強(qiáng)弱的比值為 ______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由現(xiàn)象可知小磁場(chǎng)方向與電流的大小無(wú)關(guān)，小磁針的N極指向與直線垂直，則可知磁感線的形狀；
（2）因磁場(chǎng)強(qiáng)弱可能與電流大小及離通電直導(dǎo)線的距離有關(guān)，故應(yīng)控制電流大小不變；
（3）由已知磁場(chǎng)強(qiáng)弱與通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比可知兩點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的比值；
解答：解：（1）因各小磁針的指向均與過(guò)電流的直線垂直，則可知，若將各點(diǎn)的方向連接起來(lái)應(yīng)是以直導(dǎo)線為圓心的圓，故答案如圖
（2）磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流的大小及離電流的遠(yuǎn)近有關(guān)，故要想探究磁場(chǎng)強(qiáng)弱與其到通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比，應(yīng)控制變量電流大小不變；
（3）由已知得，磁場(chǎng)強(qiáng)弱與到通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比，則兩點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱之比等于距離的反比，即2：1．
故答案為：（2）電流大��；（3）2：1．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生的審題及分析能力，區(qū)分度較高；應(yīng)學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題．