Question

11．（1）小明同學(xué)在探究通電直導(dǎo)線受到的安培力F和電流強(qiáng)度I的關(guān)系的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．將匝數(shù)為N、底邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁的線圈與電流表、電源和滑動(dòng)變阻器及開(kāi)關(guān)組成一閉合回路，把線圈用輕細(xì)繩掛在力傳感器的下端，使線圈處在由磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，保持線框底邊與磁場(chǎng)方向垂直，磁鐵磁極與線框平面平行方向的寬度為L(zhǎng)₂，且L₁＞L₂．接通電路，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的示數(shù)為I時(shí)，觀察并記錄力傳感器此時(shí)的讀數(shù)F．經(jīng)多次重復(fù)上述操作，可測(cè)出在滑動(dòng)變阻器接入電路的不同阻值下所對(duì)應(yīng)的多組I和F的數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法畫(huà)出F-I圖象如圖2所示，其中的F₀、F₁和I₁均為已知量．由圖象可以判定線框所受安培力方向豎直向下（ 選填“豎直向上”或者“豎直向下”）；通過(guò)線框底邊電流方向指向紙外（ 選填“指向紙內(nèi)”或者“指向紙外”）；線框所受重力的大小為F₀；若認(rèn)為兩磁極間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且在兩磁極之間正對(duì)位置以外區(qū)域的磁場(chǎng)可忽略不計(jì)，則此勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為$\frac{{F}_{1}-{F}_{0}}{N{I}_{1}{L}_{2}}$．

（2）如果小剛同學(xué)也用了同樣的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是所使用的器材不完全相同．他將據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)畫(huà)出的F-I圖象與小明的圖象進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同一坐標(biāo)系下兩圖線并不重合，如圖3所示，小剛的圖象的縱軸截距為F₀′，兩圖線在A點(diǎn)相交，圖中的F₀、F₀′、F₁和I₁均為已知量．對(duì)兩人的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行比較，根據(jù)圖象可知A．（選填選項(xiàng)前面的字母）
A．所使用線圈的質(zhì)量一定不同
B．所使用的磁鐵一定不同
C．所使用電源的電動(dòng)勢(shì)一定不同
D．所使用線圈的匝數(shù)一定不同．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)共點(diǎn)力的平衡分析出導(dǎo)線框的重力與安培力的大小，然后由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度．
（2）根據(jù)圖象的特點(diǎn)判斷出線框的重力不同，其它不能判斷

解答 解：（1）隨電流的增大，根據(jù)F=BIL可知，通電線框產(chǎn)生的安培力增大，繩子上的拉力增大，對(duì)線框分析可知，安培力豎直向下，根據(jù)左手定則可知指向紙外
由圖2可知，當(dāng)電流為零時(shí)，線框內(nèi)的安培力為零，此時(shí)繩子的拉力為線框的重力，故為F₀，當(dāng)電流為I₁時(shí)，對(duì)線框受力分析可知，F(xiàn)₀+NBI₁L₂=F₁，解得B=$\frac{{F}_{1}-{F}_{0}}{N{I}_{1}{L}_{2}}$
（2）由圖象可知當(dāng)電流為零時(shí)，繩子的拉力等于線框的重力，重力不同，而其它條件無(wú)法判斷，故A正確，BCD錯(cuò)誤；
故答案為：（1）豎直向下；指向紙外；F₀；$\frac{{F}_{1}-{F}_{0}}{N{I}_{1}{L}_{2}}$
（2）A．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握安培力的大小公式，掌握左手定則判斷安培力的方向，基礎(chǔ)題．