Question

（10分）圖中虛線框內存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場。現通過測量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應強度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內的U形金屬框，其底邊水平，兩側邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關。此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質導線。

（1）在圖中畫線連接成實驗電路圖。
（2）完成下列主要實驗步驟中的填空
①按圖接線。
②保持開關S斷開，在托盤內加入適量細沙，使D處于平衡狀態；然后用天平稱出細沙質量m₁。
③閉合開關S，調節R的值使電流大小適當，在托盤內重新加入適量細沙，使D________；然后讀出___________________，并用天平稱出____________。
④用米尺測量_______________。
（3）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應強度的大小，可以得出B=_________。
（4）判定磁感應強度方向的方法是：若____________，磁感應強度方向垂直紙面向外；反之，磁感應強度方向垂直紙面向里。

Answer 1

（1）

（2）重新處于平衡狀態；電流表的示數I；此時細沙的質量m₂；D的底邊長度l；
（3）
（4）m₂＞m₁

開關S斷開時，D中無電流，D不受安培力，此時D所受重力Mg=m₁g；S閉合后，D中有電流，左右兩邊所受合力為0，D所受合力等于底邊所受的安培力，如果m₂＞m₁，有m₂g= m₁g+BIL，則安培力方向向下，根據左手定則可知，磁感應強度方向向外；如果m₂＜m₁，有m₂g= m₁g-BIL，則安培力方向向上，根據左手定則可知，磁感應強度方向向里；綜上所述，則B=。