13.奥斯特在课堂上进行实验时,偶然将通电的直导线拉到了与小磁针平行的位置,发现了如图20.2-10甲、乙所示的现象。他认为小磁针转动的原因有两种可能:①通电导体周围有像磁铁一样有磁场,②通电导体发热引起周围空气对流。

(1)为了排除原因②,请你设计一种方案:。
(2)在确定通电导体周围有磁场后,为了进一步研究这种磁场,他又做了如图20.2-10丙所示的实验,对比甲、丙可以得出结论:。
(3)如果要加大电流的磁场,可以增加电流大小,还可以将导线。

13.(1)在真空做实验(或用玻璃杯等隔绝小磁针)
(2)电流的磁场方向与电流方向有关
(3)绕成线圈

【分析】
本题围绕奥斯特实验的相关问题展开，需逐一分析每个小问的解题思路：
（1）要排除“通电导体发热引起周围空气对流”这一原因，需消除空气对流的影响，因此可设计无空气对流的环境进行实验，以此验证是否是发热导致的小磁针转动；
（2）对比甲、丙两图，两者的电流方向不同，小磁针的偏转方向也不同，据此可推导磁场方向与电流方向的关系；
（3）要加大电流的磁场，除增大电流外，可利用线圈增强磁场的特点来设计方案。
【解析】
（1）若要排除空气对流的影响，可在真空环境中进行实验，此时不存在空气，不会因空气对流使小磁针转动，从而排除发热引起空气对流的原因；
（2）甲图中电流方向与丙图中电流方向相反，小磁针的偏转方向也相反，说明通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；
（3）通电直导线的磁场较弱，将导线绕成线圈（螺线管）后，电流产生的磁场会增强，因此可通过将导线绕成线圈来加大电流的磁场。
【答案】
(1) 在真空做实验(或用玻璃杯等隔绝小磁针与空气接触)
(2) 电流的磁场方向与电流方向有关
(3) 绕成线圈
【知识点】
电流的磁效应、磁场方向的影响因素、增强磁场的方法
【点评】
本题考查奥斯特实验的相关知识，涉及实验变量控制、实验结论推导以及增强磁场的方法，属于初中物理电磁学的基础内容，需要学生掌握电流的磁效应的基本规律，理解实验设计的逻辑，难度适中。
【难度系数】
0.5

14.为了探究通电螺线管的外部磁场特点,某小组同学做了如图20.2-11甲所示的实验:

(1)如图20.2-11乙所示,我们常在磁铁周围放上小磁针,根据小磁针静止时极的指向来确定该点的磁场方向。本实验在通电螺线管周围撒上铁屑,目的是利用铁屑被后相当于大量的小磁针,撒铁屑时还要轻敲玻璃板的目的是。根据铁屑的分布情况,我们已经能看出磁场的分布情况了,还要在周围放上少量小磁针,因为。
(2)通过通电螺线管磁场分布可以发现,它的磁场与(填一种形状)磁体相似,也应该有N、S极,同学们猜想螺线管的N、S极可能与线圈的绕法,电源正、负极的位置有关,于是他们进行了如下实验,并用小磁针确定了每个螺线管的N、S极,如图20.2-12所示。

①比较两个实验,能说明通电螺线管的磁极与电源正、负极位置有关;比较两个实验,能说明通电螺线管的磁极与线圈的绕法有关。
②进一步归纳可以发现,面向水平放置的通电螺线管,电流方向向上时N极在侧,电流方向向下时N极在侧。(均选填“左”或“右”)

14.(1)N 磁化 减小铁屑与玻璃板的摩擦力 铁粉不能确定磁场的方向
(2)条形 ①甲、乙(或丙丁) 甲、丙(或乙、丁) ②左 右

【分析】
解题思路：
1. 回忆磁场方向的规定：物理学中，小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向，对应第一空；
2. 铁屑是铁磁性物质，在磁场中会被磁化，从而模拟小磁针显示磁场分布；轻敲玻璃板可减小铁屑与玻璃板的摩擦力，让铁屑自由排列；铁屑只能反映磁场分布，无法确定磁场方向，因此需用小磁针补充；
3. 通电螺线管外部磁场分布与条形磁体相似，有N、S极；
4. 探究磁极影响因素用控制变量法：探究与电源正负极的关系时，控制线圈绕法不变，改变电源正负极；探究与线圈绕法的关系时，控制电源正负极不变，改变绕法；
5. 根据实验结果归纳电流方向与N极位置的关系，结合实验现象得出结论。
【解析】
(1) 磁场方向规定为小磁针静止时N极的指向，故第一空填N；铁屑在磁场中被磁化后相当于小磁针，可显示磁场分布；轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦力，使铁屑能自由排列；铁屑只能显示磁场分布，无法确定磁场方向，因此需要放置小磁针确定磁场方向。
(2) 通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似，故填条形；
① 探究磁极与电源正负极的关系时，需控制线圈绕法相同，改变电源正负极，因此比较甲、乙（或丙、丁）两个实验；探究磁极与线圈绕法的关系时，需控制电源正负极相同，改变线圈绕法，因此比较甲、丙（或乙、丁）两个实验；
② 根据实验结果，面向水平放置的通电螺线管，电流方向向上时N极在左侧，电流方向向下时N极在右侧。
【答案】
14.(1)N 磁化 减小铁屑与玻璃板的摩擦力 铁粉不能确定磁场的方向 (2)条形 ①甲、乙(或丙丁) 甲、丙(或乙、丁) ②左 右
【知识点】
通电螺线管的磁场、磁场方向的规定、控制变量法
【点评】
本题围绕通电螺线管外部磁场的探究实验展开，考查了磁场方向的确定、磁化的应用、实验操作目的及磁极影响因素的探究，注重实验原理与方法的理解，是电磁学基础实验题，有助于巩固电与磁的核心知识点。
【难度系数】
0.6