Question

图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。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，并判定其方向。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；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）在图中画线连接成实验电路图；

（2）完成下列主要实验步骤；

①按图接线；

②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，然后用天平称量出细沙质量。

③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的细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出电流表的示数I，并用天平秤出此时细沙的质量

④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=_______。

（4）判定磁感应强度方向的方法时：若__________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。（填“>”“<”）

Answer

（1）如图所示；（3）；（4）

【解析】

试题分析：（1）如图所示；

（3、4）开关S断开时，D中无电流，D不受安培力，此时D所受重力；S闭合后，D中有电流，左右两边所受合力为0，D所受合力等于底边所受的安培力，如果，有，则安培力方向向下，根据左手定则可知，磁感应强度方向向外；如果，有，则安培力方向向上，根据左手定则可知，磁感应强度方向向里；综上所述，则。

考点：本题考查电流在磁场中的受力大小的计算和方向的判断及其相关知识

【名师点睛】用滑动变阻器的限流式接法即可；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；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；根据平衡条件分两次列式即可求解；根据左手定则判断即可