Question

9．圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小．所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān)．此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線．
（1）為完成實(shí)驗(yàn)?zāi)惩瑢W(xué)設(shè)計(jì)了上面的電路，并連接完好．
（2）完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空
①保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m₁；
②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D重新處于平衡狀態(tài)；然后讀出讀出電流表的示數(shù)I，并用天平稱出此時細(xì)沙的質(zhì)量m₂；
③用米尺測量D的底邊長度l；
（3）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B=$\frac{{（{{m_1}-{m_2}}）g}}{IL}$．

Answer 1

分析 （2）②金屬框平衡時測量才有意義，讀出電阻箱電阻并用天平稱量細(xì)沙質(zhì)量；③安培力與電流長度有關(guān)，安培力合力等于金屬框架下邊受的安培力；
（3）根據(jù)平衡條件分兩次列式即可求解．

解答 解：（2）②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D重新處于平衡狀態(tài)；然后讀出電流表的示數(shù)I；并用天平稱出此時細(xì)沙的質(zhì)量m₂；
③用米尺測量D的底邊長度l
（3）根據(jù)平衡條件，有
|m₂-m₁|g=BIL
解得
$B=\frac{|{m}_{2}-{m}_{1}|g}{Il}$
故答案為：（2）②重新處于平衡狀態(tài)；讀出電流表的示數(shù)I；此時細(xì)沙的質(zhì)量m₂；③D的底邊長度l；（3）$\frac{|{m}_{2}-{m}_{1}|g}{Il}$；

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是對D型線框受力分析，根據(jù)平衡條件求磁感應(yīng)強(qiáng)度，不難．