Question

如甲圖所示，一根水平金屬絲置于勻強磁場B中，與豎直放置的導(dǎo)軌有良好的接觸，不計金屬絲與導(dǎo)軌間的摩擦．可變電源可以提供任一方向的電流．金屬絲由質(zhì)量不計的棉線與彈簧秤連接，可以沿豎直方向上下滑動．彈簧秤在沒有任何負(fù)載時，讀數(shù)恰好為零．現(xiàn)測得多組實驗數(shù)據(jù)，并作出如圖乙所示的圖象．
（1）在甲圖中，當(dāng)彈簧秤的讀數(shù)為零時，流過水平金屬絲的電流為

 

 A，方向為

 

（填順時針或逆時針）；
（2）在乙圖中，作出磁場的磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼?span id="p9vv5xb5" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

1

2

倍時的圖線．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)彈簧秤示數(shù)為零時，重力與安培力平衡，則左手定則判斷電流的方向，根據(jù)圖象得出F=0時，電流的大小．
（2）根據(jù)共點力平衡得出彈簧彈力、重力和安培力的關(guān)系，得出表達(dá)式，當(dāng)磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼?span id="p9vv5xb5" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

1

2

倍，再次根據(jù)平衡得出表達(dá)式，從而作出對應(yīng)的圖線．

解答：解：（1）當(dāng)彈簧秤示數(shù)為零時，知安培力與重力平衡，根據(jù)左手定則知安培力方向向上，則電流方向為順時針方向．根據(jù)圖象當(dāng)彈簧秤示數(shù)為零時，則電流的大小為-3.5A．
（2）根據(jù)平衡得，F(xiàn)=mg+BIL，通過圖象知，圖線的斜率等于BL，即BL=

65-35

3

=10，即F=35+10I，當(dāng)磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼?span id="p9vv5xb5" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

1

2

倍，則斜率等于5，圖線的表達(dá)式為F=5I+35．圖象如圖所示．
故答案為：（1）-3.5A，順時針方向．
（2）如圖所示．

點評：解決本題的關(guān)鍵通過共點力平衡得出F與I的表達(dá)式，以及掌握左手定則判斷安培力的方向．