Question

【題目】在觀察“磁場對通電直導線的作用”活動中，小明用導線在固定的接線柱MN下懸掛一根輕質的鋁棒ab，然后將其作為通電導線接入電路放在蹄形磁體的磁場里，如圖甲所示。

（1）小明閉合開關，看到鋁棒穩定時如圖乙所示；在探究導線在磁場中受力方向與電流方向、磁場方向的關系時，小明先僅對調磁極位置，閉合開關，觀察到鋁棒ab穩定時如丙所示，由此可知通電導線在磁場中受力的方向與____________方向有關。然后小明保持圖甲中的磁極位置不動，將鋁棒ab兩端對調后接入電路，發現鋁棒ab的擺動方向依然如圖乙所示，由此小明認為通電導線在磁場中的受力方向與電流方向無關。你認為小明的做法對嗎?____為什么?_________。

（2）小明進一步猜想：在同一磁場中，磁場對導線的作用力是否與通過導線的電流大小有關呢?為此小明決定在圖丙所示的實驗基礎上，在電路中串入電流表，并通過將鋁棒ab換成長短、粗細均相同但電阻更大的鐵棒和電阻更小的銅棒來改變電路中的電流，進行對比實驗。

① 實驗過程中，小明應根據______（選填“電流表的示數”或“導線擺動角度”）來推斷通電導線在磁場中的受力大小。

② 閉合開關，小明發現鐵棒穩定時的位置都如圖丁所示，與丙圖實驗現象相比，小明感到非常困惑。請你指出小明實驗設計中存在的問題并提出改進方法。

存在問題：_____________。

改進方法：_________________。

（3）若想利用小明的實驗裝置繼續探究電磁感應現象，我們只需將圖甲中的__________（選填“開關”、“鋁棒ab” 或“電源”）替換成_____________即可。

Answer 1

【答案】磁場 不對 因為將鋁棒ab兩端對調后接入電路，電流方向還是不變 導線擺動角度 鐵棒在磁場中會受到磁鐵的吸引力 把丁圖的鐵棒換成與丙圖相同的銅棒 電源 靈敏電流表

【解析】

(1)[1]僅對調磁極位置，由此可知通電導線在磁場中受力的方向與磁場方向有關；

[2][3]小明的做法不對；因為將鋁棒ab兩端對調后接入電路，電流方向還是不變，那么受力方向也不變，電流方向實際上是沒有變化的；

(2)[4]為了探究磁場對導線的作用力是否與通過導線的電流大小有關，需改變電流的大小，觀察金屬棒的受力大小，應根據導線擺動角度來推斷通電導線在磁場中的受力大小；

[5][6]由于鐵棒比鋁棒電阻大，根據可知，在電源電壓不變時，通過鐵棒的電流較小，當磁場強度相同時，電流越小，導體受到的磁場力越小，因此鐵棒比鋁棒擺動的幅度小；所以實驗中存在的問題是：鐵棒在磁場中會受到磁鐵的吸引力；改進方法是：把丁圖的鐵棒換成與丙圖相同的銅棒；

(3)[7][8]探究電磁感應現象，即磁生電，只需將圖甲中的電源替換成靈敏電流表即可，這電流表能顯示是否有電流產生。