Question

13．小瑞学习了电磁知识后，利用一块安装在有机玻璃板上的螺线管，菱形小磁针，铁屑，电源，导线，滑动变阻器，开关等器材来探究通电螺旋管周围的磁场．

（1）小瑞首先选用了一个小磁针如图甲，当小磁针静止时，由于地磁场的作用，小磁针A端大致指向北方，则A端为小磁针的N （N/S）极．
（2）然后小瑞将电源、开关、滑动变阻器、螺线管用导线依次连接起来．8个小磁针放到通电螺旋管周围如图乙所示，闭合开关，调节滑动变阻器，直到放在通电螺线管周围的小磁针发生明显的偏转如图丙．则通电螺旋管上部A点磁场方向是向右（选填“向左”或“向右”）．
（3）利用小磁针探究看不见、摸不着的磁场，这种方法在物理学中经常用到，下列事例中应用相同方法的是B
A．用光线形象地描述光的传播路径与方向
B．在探究影响动能大小因素的实验中，用滚动的小球推动木块
C．探究电阻大小与哪些因素有关时，用电流表示数显示电阻大小
D．探究平面镜成像实验，使用两支一样大小的蜡烛进行实验
（4）小磁针由于体积较大的关系，放在通电螺线管周围时数量有限，不方便探究通电螺旋管周围的磁场分布情况，请写出你的改进方法．
（5）观察到有机玻璃板上的铁屑分布后，小梅有了新的思考，为了研究通电螺旋管周围的磁场空间分布，可以调整（改变）有机玻璃板面的方向和位置，多次实验来进一步探究．

Answer 1

分析 （1）小磁针静止时，指向北的一端为北极（N极），指南的一端为南极（S极）；
（2）在磁体外部，磁感线是由北极出发回到南极；在磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向；
（3）要解答本题需掌握：物理学研究中常常用到的物理学法--转化法．
（4）小磁针由于体积比较大，可以换成体积较小的碎铁屑来做实验；
（5）一次实验具有偶然性，为得到普遍规律，应多次试验．

解答 解：（1）如图甲所示，在地磁场的作用下，小磁针静止时，指向北方的磁针A端即为磁体的北极（N极）；
（2）如图乙所示，通电螺旋管周围磁场与条形磁体周围的磁场相似；图中通电螺旋管中上部A点的小磁针静止时北极指向右方，该点的磁场方向与小磁针静止时北极所指的方向一致，故A点的磁场方向是向右的；
（3）磁场是一种看不见的特殊物质，我们可以通过磁场对小磁针作用的效果来认识它．这种方法在科学上叫做“转换法”．
A．用光线形象地描述光的传播路径与方向，这是应用模型法；
B．小球具有的动能越大，它能将木块撞得更远，这是把小球的动能大小转换为推动木块的远近来认识，利用转换法；
C．探究电流与电压关系时，保证电阻不变，这是应用控制变量法；
D．探究平面镜成像实验，用一样大小的蜡烛代替，这是应用等效替代法．
综上分析，选项B用的是转换法；
（4）小磁针由于体积比较大，可以换成体积较小的碎铁屑来做实验．具体做法是：在玻璃板上撒上碎铁屑后，把玻璃板放在磁体上面，轻敲玻璃板，根据碎铁屑的排布情况可以观察到各点的磁场分布情况．
（5）为了研究通电螺旋管周围的磁场空间分布，可以调整（改变）有机玻璃板面的方向和位置，多次实验来进一步探究．
故答案为：（1）N；（2）向右；（3）B；（4）在玻璃板上撒上细铁屑后，把玻璃板放在磁体上面，轻敲玻璃板，根据细铁屑的分布情况可以观察到各点的磁场分布情况；（5）调整（改变）有机玻璃板面的方向和位置，多次实验．

点评 此题为一道电磁综合题，既考查了磁场方向的认识，又考查了转换法在实验中的应用，还考查了学生对实验现象的分析处理能力和总结归纳能力，对学生的能力要求较高，有一定难度．