Question

某同學受奧斯特實驗的啟發，產生了探究通電長直導線周圍磁場的興趣．探究過程如下：
A．讓豎直的通電長直導線垂直穿過一張硬紙板，以導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動的小磁針，發現小磁針靜止時N極指向都與直線垂直；
B．直線上任意關于導線對稱兩點處的小磁針N極指向相反；
C．改變電流大小時，小磁針指向不變；
D．通過查閱資料得知，通電長直導線外某點的磁場強弱與電流大小成正比，與這一點到直導線的距離成反比．
（1）做實驗時，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．請在右邊探究過程紙板的俯視圖上作出通電長直導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的強弱和方向）．

（2）若要驗證某點磁場強弱與其到通電長直導線距離成反比的結論，應控制 ______不變．
（3）同一通電長直導線周圍，離通電導線距離為r和2r的兩點．磁場強弱的比值為 ______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由現象可知小磁場方向與電流的大小無關，小磁針的N極指向與直線垂直，則可知磁感線的形狀；
（2）因磁場強弱可能與電流大小及離通電直導線的距離有關，故應控制電流大小不變；
（3）由已知磁場強弱與通電長直導線的距離成反比可知兩點磁場強弱的比值；
解答：解：（1）因各小磁針的指向均與過電流的直線垂直，則可知，若將各點的方向連接起來應是以直導線為圓心的圓，故答案如圖
（2）磁場強弱與電流的大小及離電流的遠近有關，故要想探究磁場強弱與其到通電長直導線的距離成反比，應控制變量電流大小不變；
（3）由已知得，磁場強弱與到通電長直導線的距離成反比，則兩點的磁場強弱之比等于距離的反比，即2：1．
故答案為：（2）電流大小；（3）2：1．
點評：本題考查學生的審題及分析能力，區分度較高；應學會靈活應用數學知識解決物理問題．