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精英家教网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;精英家教网为电流表;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中的填空
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;然后用天平称出细沙质量m1
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细沙,使D
 
;然后读出
 
,并用天平称出
 

④用米尺测量
 

(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是: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.
分析:(1)用滑动变阻器的限流式接法即可;
(2)③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;
④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;
(3)根据平衡条件分两次列式即可求解;
(4)根据左手定则判断即可.
解答:解:(1)如图所示
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(2)③重新处于平衡状态;读出电流表的示数I;此时细沙的质量m2;④D的底边长度l
(3)根据平衡条件,有
(m2-m1)g=BIL
解得
B=
(m2-m1)g
Il

(4)m2>m1
故答案为:(1)如图所示;(2)③重新处于平衡状态;读出电流表的示数I;此时细沙的质量m2;④D的底边长度l;(3)
(m2-m1)g
Il
;(4)m2>m1
点评:本题关键是对D型线框受力分析,根据平衡条件求磁感应强度,不难.
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