Question

【題目】圖甲是物理實驗室的一種永久蹄形磁鐵，某物理興趣小組設計了一個測量蹄形磁鐵磁極間磁感應強度大小的實驗．

（1）如圖乙所示，將由銅導線繞制而成的矩形線圈懸掛在支架上，導線兩端分別由a、b處抽出連在兩接線柱A、B上．線圈下邊ab保持水平，現將一輕線的一端系在線圈ab邊的中點，另一端繞過一輕小滑輪后連接一小沙桶，調整支架高度是線圈與滑輪間細線保持水平．

（2）將多個圖甲中的蹄形磁鐵緊密并列放置，水平插入線圈，使線圈下邊ab處于磁鐵N、S間，磁場寬度正好與線圈下邊ab長度相同，當線圈中通電后，向沙桶中緩慢加入適量細沙，使導線框仍保持豎直懸掛．讀出電流表示數為I，斷開電源，取下沙桶，用天平稱量沙桶總質量為m．

（3）線圈中電流由圖丙電路提供，若蹄形磁鐵S極在上方，N極在下方，則接線柱A應與丙圖電路中的接線柱________（選填“C”或“D”）相連．

（4）若線圈電阻約為1Ω，允許最大電流0.5A，電流表量程為0~0.6A，內阻約為0.5Ω，電源為4節干電池串聯，每節干電池的電動勢為1.5V，內阻不計．R0為定值電阻，現備有10Ω和100Ω各一只，則應選_______Ω連入電路；有最大阻值分別為20Ω和1000Ω的滑動變阻器各一只，應選_______Ω連入電路．

（5）若線圈匝數為n，其下邊ab長度為L，本地重力加速度為g，則用測得的物理量和已知量表示磁感應強度大小B=___________．

Answer 1

【答案】（3）D； （4）10， 20； （5）

【解析】

（3）磁場方向豎直向上，線圈受安培力向左，與細線的拉力平衡，則線圈中電流應由接線柱B流入，由接線柱A流出，故接線柱A應與電路中的接線柱D連接。
（4）線圈中最大電流為0.5A，則電路中最小電阻為12Ω，故定值電阻應選10Ω．為方便調節，滑動變阻器應選最大電阻值較小的、即20Ω的滑動變阻器。
（5）線圈靜止時，在水平方向線圈受到的繩子的拉力與安培力大小相等方向相反，有：mg=nBIL，可得：