Question

【題目】某物理興趣小組的同學開展了“通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度的關系”的探究實驗。

[提出問題]通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度有什么關系呢？

[實驗器材]邊長AB不同的矩形線圈a、b、c三個，足夠寬的U形磁鐵、彈簧測力計、電源、開關各一個，足夠的導線。

[設計和進行實驗]

(1)如圖所示，用彈簧測力計測量矩形線圈a的重力，再將a放入磁場中，通電后讀出彈簧測力計的示數即線圈受到的拉力大小，比較線圈所受拉力與其重力的大小，發現拉力大于重力，說明通電線圈受到的磁場力的方向是_____的；

(2)換用不同的矩形線圈，重復上述步驟進行實驗，每次實驗時，控制所研究的線圈邊長在磁場中的位置相同，且保持磁場和_____的方向不變，比較線圈所受拉力與其重力的大小；

(3)將三次實驗相關數據比較后的結果填入以下表格：

線圈AB邊的長L/cm	最短	較長	最長
拉力與重力的差值ΔF/N	最小	較大	最大

[分析與論證]控制實驗中的有關變量相同時，根據實驗數據進行分析，說明通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中的長度有關，長度越長，所受的磁場力越_______；

[提出新問題]為什么上述實驗中總是拉力大于重力呢？

[再次設計和進行實驗]

甲同學：用同一個線圈，控制其他因素或條件不變，只將________位置互換，實驗結果說明拉力小于重力；

乙同學：用另一個線圈，控制其他因素或條件不變，只將線圈中________改變，與甲同學改變的變量不一樣，實驗結果也說明了拉力小于重力；

[猜想]借助以上實驗，該物理興趣小組的同學將知識遷移，從而提出了以下合理的猜想：通電導體在磁場中所受力的大小，除了與導體在磁場中的長度有關外，還與_______和_____ 有關。

Answer 1

【答案】豎直向下 電流 大 磁鐵的磁極 電流的方向 磁場的方向 電流的方向

【解析】

(1)[1]用彈簧測力計測量矩形線圈a的重力，再將a放入磁場中，通電后，讀出彈簧測力計示數，發現拉力大于重力，則可判斷磁場對線圈a有一豎直向下的力。

(2)[2]實驗時，控制所研究的線圈邊長在磁場中的位置相同，由控制變量法可知，保持磁場和電流的方向不變，比較線圈所受拉力與其重力的大小。

(3)[3]由表中數據可知，通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中的長度有關，長度越長，所受的磁場力越大。

[4]甲同學實驗，用同一個線圈，控制其他因素或條件不變，只將磁鐵的兩極位置互換，磁場的方向改變，導體受力的方向改變，拉力小于重力。

[5]乙同學實驗，用另一個線圈，控制其他因素或條件不變，將線圈中電流方向改變，導體受力的方向改變，拉力小于重力。

[6][7]由實驗現象可知，通電導體在磁場中所受力的大小，除了與導體在磁場中的長度有關外，還與磁場的方向和電流的方向有關。