Question

11．（1）小明同學在探究通電直導線受到的安培力F和電流強度I的關系的過程中，設計了如圖1所示的實驗裝置．將匝數為N、底邊長度為L₁的線圈與電流表、電源和滑動變阻器及開關組成一閉合回路，把線圈用輕細繩掛在力傳感器的下端，使線圈處在由磁鐵產生的磁場中，保持線框底邊與磁場方向垂直，磁鐵磁極與線框平面平行方向的寬度為L₂，且L₁＞L₂．接通電路，適當調節(jié)滑動變阻器，當電流表的示數為I時，觀察并記錄力傳感器此時的讀數F．經多次重復上述操作，可測出在滑動變阻器接入電路的不同阻值下所對應的多組I和F的數據，用描點法畫出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”）；通過線框底邊電流方向指向紙外（ 選填“指向紙內”或者“指向紙外”）；線框所受重力的大小為F₀；若認為兩磁極間的磁場為勻強磁場，且在兩磁極之間正對位置以外區(qū)域的磁場可忽略不計，則此勻強磁場的磁感應強度為$\frac{{F}_{1}-{F}_{0}}{N{I}_{1}{L}_{2}}$．

（2）如果小剛同學也用了同樣的方法進行實驗，只是所使用的器材不完全相同．他將據所測數據畫出的F-I圖象與小明的圖象進行對比，發(fā)現在同一坐標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點相交，圖中的F₀、F₀′、F₁和I₁均為已知量．對兩人的實驗器材進行比較，根據圖象可知A．（選填選項前面的字母）
A．所使用線圈的質量一定不同
B．所使用的磁鐵一定不同
C．所使用電源的電動勢一定不同
D．所使用線圈的匝數一定不同．

Answer 1

分析 （1）根據共點力的平衡分析出導線框的重力與安培力的大小，然后由磁感應強度的定義式即可求出磁感應強度．
（2）根據圖象的特點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F=BIL可知，通電線框產生的安培力增大，繩子上的拉力增大，對線框分析可知，安培力豎直向下，根據左手定則可知指向紙外
由圖2可知，當電流為零時，線框內的安培力為零，此時繩子的拉力為線框的重力，故為F₀，當電流為I₁時，對線框受力分析可知，F₀+NBI₁L₂=F₁，解得B=$\frac{{F}_{1}-{F}_{0}}{N{I}_{1}{L}_{2}}$
（2）由圖象可知當電流為零時，繩子的拉力等于線框的重力，重力不同，而其它條件無法判斷，故A正確，BCD錯誤；
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．

點評 解決本題的關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，基礎題．