Question

2．如图甲所示，一根水平导线置于匀强磁场B中，与竖直放置的导轨良好接触，不计导线与导轨间的摩擦．可变电源可以改变电流的方向，导线由质量不计的棉线与力传感器连接，可以沿竖直方向上下滑动．现测得多组实验数据，并作出如图乙所示的图象．
（1）当力传感器的读数为零时，流过水平导线的电流为-3.5A，方向为顺时针（填“顺时针”或“逆时针”）；
（2）当磁场的磁感应强度变为原来一半时，请在乙图中作出相应的图线．

Answer 1

分析 （1）当弹簧秤示数为零时，重力与安培力平衡，则左手定则判断电流的方向，根据图象得出F=0时，电流的大小．
（2）根据共点力平衡得出弹簧弹力、重力和安培力的关系，得出表达式，当磁感应强度变为原来的$\frac{1}{2}$倍，再次根据平衡得出表达式，从而作出对应的图线．

解答 解：（1）当弹簧秤示数为零时，知安培力与重力平衡，根据左手定则知安培力方向向上，则电流方向为顺时针方向．根据图象当弹簧秤示数为零时，则电流的大小为-3.5A．
（2）根据平衡得：F=mg+BIL，通过图象知，图线的斜率等于BL，即BL=$\frac{65-35}{3}$=10，即：F=35+10I，
当磁感应强度变为原来的$\frac{1}{2}$倍，则斜率等于5，图线的表达式为：F=5I+35．图象如图所示．
故答案为：（1）-3.5，顺时针；（2）如图所示．

点评 解决本题的关键通过共点力平衡得出F与I的表达式，以及掌握左手定则判断安培力的方向．