◎ 题目

如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，长度为L，两侧边竖直且等长；直流电源电动势为E，内阻为r；R为电阻箱；S为开关．此外还有细沙、天平和若干轻质导线．已知重力加速度为g． 先将开关S断开，在托盘内加放适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1． 闭合开关S，将电阻箱阻值调节至R1=r，在托盘内重新加入细沙，使D重新处于平衡状态，用天平称出此时细沙的质量为m2且m2＞m1． （1）磁感应强度B大小为______，方向垂直纸面______（选填“向里”或“向外”）； （2）将电阻箱阻值调节至R2=2r，则U形金属框D______（选填“向下”或“向上”）加速，加速度大小为______．

◎ 答案

（1）电键闭合后，需要再右侧加砝码，故安培力向下，故磁场方向垂直向外，根据平衡条件，有： （m2-m1）g=BIL 根据闭合电路欧姆定律，有： E=I（r+r） 联立解得：B= 2r(m2-m1)g EL （2）将电阻箱阻值调节至R2=2r，电流减小，安培力减小，故合力向上，会向上加速，根据牛顿第二定律，有： （m2-m1）g-BI′L=ma 根据闭合电路欧姆定律，有： E=I′（r+2r） 解得：a= (m2-m1)g 3(m1+m2) ； 故答案为：（1） 2r(m2-m1)g EL ，向外；（2）向上， (m2-m1)g 3(m1+m2) ．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。