Question

某同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣．探究过程如下：
A．让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板，以导线为中心在纸板上任意做直线．在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针，发现小磁针静止时N极指向都与直线垂直；
B．直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反；
C．改变电流大小时，小磁针指向不变；
D．通过查阅资料得知，通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比，与这一点到直导线的距离成反比．
（1）做实验时，纸板的俯视图如下，其中“?（〇，?）”表示电流方向垂直纸面向外，小磁针涂黑部分为N极．请在右边探究过程纸板的俯视图上作出通电长直导线周围的磁感线分布图．（分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向）．

（2）若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论，应控制 ______不变．
（3）同一通电长直导线周围，离通电导线距离为r和2r的两点．磁场强弱的比值为 ______．

Answer 1

解：（1）因各小磁针的指向均与过电流的直线垂直，则可知，若将各点的方向连接起来应是以直导线为圆心的圆，故答案如图
（2）磁场强弱与电流的大小及离电流的远近有关，故要想探究磁场强弱与其到通电长直导线的距离成反比，应控制变量电流大小不变；
（3）由已知得，磁场强弱与到通电长直导线的距离成反比，则两点的磁场强弱之比等于距离的反比，即2：1．
故答案为：（2）电流大小；（3）2：1．
分析：（1）由现象可知小磁场方向与电流的大小无关，小磁针的N极指向与直线垂直，则可知磁感线的形状；
（2）因磁场强弱可能与电流大小及离通电直导线的距离有关，故应控制电流大小不变；
（3）由已知磁场强弱与通电长直导线的距离成反比可知两点磁场强弱的比值；
点评：本题考查学生的审题及分析能力，区分度较高；应学会灵活应用数学知识解决物理问题．