Question

9．图中虚线框内存在一沿水平方向、且垂直于纸面向里的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．
（1）为完成实验某同学设计了上面的电路，并连接完好．
（2）完成下列主要实验步骤中的填空
①保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m₁；
②闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出读出电流表的示数I，并用天平称出此时细沙的质量m₂；
③用米尺测量D的底边长度l；
（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=$\frac{{（{{m_1}-{m_2}}）g}}{IL}$．

Answer 1

分析 （2）②金属框平衡时测量才有意义，读出电阻箱电阻并用天平称量细沙质量；③安培力与电流长度有关，安培力合力等于金属框架下边受的安培力；
（3）根据平衡条件分两次列式即可求解．

解答 解：（2）②闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出电流表的示数I；并用天平称出此时细沙的质量m₂；
③用米尺测量D的底边长度l
（3）根据平衡条件，有
|m₂-m₁|g=BIL
解得
$B=\frac{|{m}_{2}-{m}_{1}|g}{Il}$
故答案为：（2）②重新处于平衡状态；读出电流表的示数I；此时细沙的质量m₂；③D的底边长度l；（3）$\frac{|{m}_{2}-{m}_{1}|g}{Il}$；

点评 本题关键是对D型线框受力分析，根据平衡条件求磁感应强度，不难．