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上海市2014高考物理一轮复习 实验八十 安培力测量导学案

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实验八十 安培力测量实验目的探究安培力与电流以及导线长度的关系。实验原理在匀强磁场中,当通电导线与磁场的方向垂直时,电流所受的安培力 F 等于磁感强度 B、电流 I 和导线长度 L 三者的乘积。用缠绕多匝导线的长方形线圈的某一边置于强磁场中,线圈的边长之比为 2 比 1,更换置于磁场中不同的边,可视为更换磁场中导线的长度。实验器材朗威®DISLab、计算机、长方形线圈、专用吊架、钕磁铁座、铁架台、滑动变阻器、学生电源。实验装置图见图 80-1。实验过程与数据分析1.将一只电流传感器和一只力传感器分别接入数据采集器;2.将力传感器固定在铁架台上,把力传感器的测钩更换成专用吊架,调整传感器的高度,使线圈的长边刚好置于强磁场中;3.用分压法将滑动变阻器、学生电源、线圈、电流传感器组成闭合电路,关闭学生电源,对两传感器调零;图 80-1 实验装置图14.打开“计算表格”窗口,闭合学生电源开关,改变滑动变阻器的触点,使线圈中的电流从 0 逐渐增大。每改变一次电流,手动记录一次数据。记录结束后保存实验数据;5.点击“绘图”,选取 X 轴为“I2”Y 为“F1”,得到一组安培力随电流变化的数据点。观察可见数据点的排列具有线性特征,点击“拟合”,选取“线性拟合”,可见拟合线与各数据点基本重合且过坐标原点(图 80-2),证明安培力与电流成正比关系;6.把线圈的短边放在强磁场中,重复步骤 4~5,得到另一组实验数据。数据点的线性拟合同样证明了导体所受的安培力与流过导体的电流成正比关系(图 80-3);7.调用第一次实验的数据,点击“绘图”,组合显示两次实验所获得的数据点并进行线性拟合,得到在原点相交的两条图线(图 80-4);8.其中,上方和下方图线分别是线圈长边和短边在磁场中的安培力与电流的关系图线。使用右键“鼠标显示坐标值”,不难看出:电流相同时,长边对应的力值(上方图线)是短边对图 80-2 安培力 - 电流关系图线(长边)图 80-3 安培力 - 电流关系图线(短边)图 80-4 组合显示两条图线并加以比较2应力值(下方图线)的二倍,因长边与短边的长度比为 2 比 1,说明安培力与导线在磁场中的长度成正比;9.总结电流、磁场中的导线长度与安培力的关系。3

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