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在《共點的兩個力的合成》的實驗中，得到了如圖所示的圖形，圖中P為橡皮條的固定點，O為橡皮條與細線的結點，用兩只彈簧秤或用一只彈簧秤時，都將結點拉到O點，實驗中你要比較的是圖中___________和____________兩個力的大小和方向，其中___________是實驗直接測得的合力.

F₃ F₄ F₄

解析：實驗中測得的合力應與橡皮條在同一直線上，所以應為F₄.

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相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）如圖所示，甲圖中游標卡尺的讀數為

cm．
（2）如圖乙所示，在探究“共點力合成”的實驗中，橡皮條一端固定于P點，另一端連接兩個彈簧秤，分別用F₁與F₂拉兩個彈簧秤，將結點拉至O點．現讓F₂大小增大，方向不變，要使結點仍位于O點，則F₁的大小及圖中β（β＞90°）角的變化可能是

A、增大F₁的同時增大β角 B、減小F₁的同時減小β角
C、增大F₁的同時減小β角 D、減小F₁的同時增大β角
（3）某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加速度與其質量之間的關系．
①由圖甲中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離S，由游標卡尺測得遮光條的寬度d，由數字計時器可以讀出遮光條通過電門1的時間△t₁和遮光條通過光電門2的時間△t₂，滑塊的加速度的表達式為

．（以上表達式均用字母表示）
②在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量做了6組實驗，得到如下表的實驗數據，

m（g）	a（m/s²）
250	1.80
300	1.50
350	1.29
400	1.13
500	0.90
800	0.56

根據實驗數據作出了a與

的圖線如圖乙所示，該圖線有一段是彎曲的，試分析圖線彎曲的原因

．

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科目：高中物理 來源：2013屆黑龍江省大慶市第三十五中學高三第三次月考（期中）物理試卷（帶解析） 題型：實驗題

在互成角度的兩個共點力的合成實驗中，其中的三個實驗步驟如下：
（1）在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細線，通過細線同時用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使它與細線的結點達到某一位置O點,在白紙上記下O點和兩彈簧測力計的讀數F₁和F₂.
（2）在紙上根據F₁和F₂的大小，應用平行四邊形定則作圖求出合F.
（3）只用一只彈簧測力計通過細繩拉橡皮條，使它的伸長量與用兩只彈簧測力計同時拉時相同，記下此時彈簧測力計的讀數及其方向.
以上三個步驟中均有錯誤或疏漏：
（1）中是                .
（2）中是                .
（3）中是                .
下圖是兩個同學做“互成角度的兩個力的合成”實驗時得到的結果。他們得到使橡皮筋的結點拉到O點時所需的兩個力F1、F2及一個力時的F，并用平行四邊形定則畫出了等效力F’，如圖所示。判斷兩人處理實驗結果正確的是             。

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

第十部分磁場

第一講基本知識介紹

《磁場》部分在奧賽考剛中的考點很少，和高考要求的區別不是很大，只是在兩處有深化：a、電流的磁場引進定量計算；b、對帶電粒子在復合場中的運動進行了更深入的分析。

一、磁場與安培力

1、磁場

a、永磁體、電流磁場→磁現象的電本質

b、磁感強度、磁通量

c、穩恒電流的磁場

*畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart law）：對于電流強度為I 、長度為dI的導體元段，在距離為r的點激發的“元磁感應強度”為dB 。矢量式d= k，（d表示導體元段的方向沿電流的方向、為導體元段到考查點的方向矢量）；或用大小關系式dB = k結合安培定則尋求方向亦可。其中 k = 1.0×10^?7N/A² 。應用畢薩定律再結合矢量疊加原理，可以求解任何形狀導線在任何位置激發的磁感強度。

畢薩定律應用在“無限長”直導線的結論：B = 2k ；

*畢薩定律應用在環形電流垂直中心軸線上的結論：B = 2πkI ；

*畢薩定律應用在“無限長”螺線管內部的結論：B = 2πknI 。其中n為單位長度螺線管的匝數。

2、安培力

a、對直導體，矢量式為 = I；或表達為大小關系式 F = BILsinθ再結合“左手定則”解決方向問題（θ為B與L的夾角）。

b、彎曲導體的安培力

⑴整體合力

折線導體所受安培力的合力等于連接始末端連線導體（電流不變）的的安培力。

證明：參照圖9-1，令MN段導體的安培力F₁與NO段導體的安培力F₂的合力為F，則F的大小為

F =

= BI

關于F的方向，由于ΔFF₂P∽ΔMNO，可以證明圖9-1中的兩個灰色三角形相似，這也就證明了F是垂直MO的，再由于ΔPMO是等腰三角形（這個證明很容易），故F在MO上的垂足就是MO的中點了。

證畢。

由于連續彎曲的導體可以看成是無窮多元段直線導體的折合，所以，關于折線導體整體合力的結論也適用于彎曲導體。（說明：這個結論只適用于勻強磁場。）

⑵導體的內張力

彎曲導體在平衡或加速的情形下，均會出現內張力，具體分析時，可將導體在被考查點切斷，再將被切斷的某一部分隔離，列平衡方程或動力學方程求解。

c、勻強磁場對線圈的轉矩

如圖9-2所示，當一個矩形線圈（線圈面積為S、通以恒定電流I）放入勻強磁場中，且磁場B的方向平行線圈平面時，線圈受安培力將轉動（并自動選擇垂直B的中心軸OO′，因為質心無加速度），此瞬時的力矩為

M = BIS

幾種情形的討論——

⑴增加匝數至N ，則 M = NBIS ；

⑵轉軸平移，結論不變（證明從略）；

⑶線圈形狀改變，結論不變（證明從略）；

*⑷磁場平行線圈平面相對原磁場方向旋轉α角，則M = BIScosα ，如圖9-3；

證明：當α = 90°時，顯然M = 0 ，而磁場是可以分解的，只有垂直轉軸的的分量Bcosα才能產生力矩…

⑸磁場B垂直OO′軸相對線圈平面旋轉β角，則M = BIScosβ ，如圖9-4。

證明：當β = 90°時，顯然M = 0 ，而磁場是可以分解的，只有平行線圈平面的的分量Bcosβ才能產生力矩…

說明：在默認的情況下，討論線圈的轉矩時，認為線圈的轉軸垂直磁場。如果沒有人為設定，而是讓安培力自行選定轉軸，這時的力矩稱為力偶矩。

二、洛侖茲力

1、概念與規律

a、 = q，或展開為f = qvBsinθ再結合左、右手定則確定方向（其中θ為與的夾角）。安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現。

b、能量性質

由于總垂直與確定的平面，故總垂直，只能起到改變速度方向的作用。結論：洛侖茲力可對帶電粒子形成沖量，卻不可能做功。或：洛侖茲力可使帶電粒子的動量發生改變卻不能使其動能發生改變。

問題：安培力可以做功，為什么洛侖茲力不能做功？

解說：應該注意“安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現”這句話的確切含義——“宏觀體現”和“完全相等”是有區別的。我們可以分兩種情形看這個問題：（1）導體靜止時，所有粒子的洛侖茲力的合力等于安培力（這個證明從略）；（2）導體運動時，粒子參與的是沿導體棒的運動v₁和導體運動v₂的合運動，其合速度為v ，這時的洛侖茲力f垂直v而安培力垂直導體棒，它們是不可能相等的，只能說安培力是洛侖茲力的分力f₁ = qv₁B的合力（見圖9-5）。

很顯然，f₁的合力（安培力）做正功，而f不做功（或者說f₁的正功和f₂的負功的代數和為零）。（事實上，由于電子定向移動速率v₁在10^?5m/s數量級，而v₂一般都在10^?2m/s數量級以上，致使f₁只是f的一個極小分量。）

☆如果從能量的角度看這個問題，當導體棒放在光滑的導軌上時（參看圖9-6），導體棒必獲得動能，這個動能是怎么轉化來的呢？

若先將導體棒卡住，回路中形成穩恒的電流，電流的功轉化為回路的焦耳熱。而將導體棒釋放后，導體棒受安培力加速，將形成感應電動勢（反電動勢）。動力學分析可知，導體棒的最后穩定狀態是勻速運動（感應電動勢等于電源電動勢，回路電流為零）。由于達到穩定速度前的回路電流是逐漸減小的，故在相同時間內發的焦耳熱將比導體棒被卡住時少。所以，導體棒動能的增加是以回路焦耳熱的減少為代價的。

2、僅受洛侖茲力的帶電粒子運動

a、⊥時，勻速圓周運動，半徑r = ，周期T =