Question

4．演繹式探究：
小雨要研究通電導(dǎo)體在磁場中受力的問題．
磁體周圍存在磁場，磁場的強(qiáng)弱叫磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示．通電導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用．將一段長為L，電流大小為I的通電直導(dǎo)線垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中時(shí)，受力F=BIL．
（1）這說明導(dǎo)體中的電流越大，導(dǎo)體在磁場中受力越大．
（2）已知導(dǎo)體內(nèi)也流的大小稱為電流強(qiáng)度，是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量，即：I=$\frac{Q}{t}$．有一段通電直導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積含有n個(gè)自由電荷，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速度為v，則通過上述導(dǎo)體的電流為I=$\frac{Q}{t}$=Snvq．若這段通電導(dǎo)體長為L，將其垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，受到的力F=BLSnvq．
從微觀來看，此力F相當(dāng)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)的自由電荷受力的共同結(jié)果，則該導(dǎo)體內(nèi)平均每個(gè)自由電荷受力大小為F_單=Bvq．

Answer 1

分析 （1）通過題目中給出的信息，特別是公式F=BIL進(jìn)行分析，得知磁感應(yīng)強(qiáng)度越大、電流越大、導(dǎo)體越長，受到的力越大．
（2）根據(jù)題目給出的已知條件，單位體積含有n個(gè)自由電荷，根據(jù)速度和時(shí)間及橫截面積計(jì)算出電荷通過的體積，從而可計(jì)算出電荷數(shù)．
根據(jù)每個(gè)自由電荷的電量為q及t時(shí)間內(nèi)通過的電荷數(shù)計(jì)算出t時(shí)間內(nèi)通過的電荷量，根據(jù)電流的定義計(jì)算出電流值．
根據(jù)公式F=BIL將I值代入計(jì)算出F的表達(dá)式．
跟F的值除以單位時(shí)間內(nèi)通過橫截面的電荷的個(gè)數(shù)，便可得出每個(gè)電荷受到的力．

解答 解：（1）根據(jù)公式F=BIL得，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大、電流越大、導(dǎo)體越長，受到的力越大．
（2）t時(shí)間內(nèi)，電荷通過的體積為：V=Svt，又單位體積含有n個(gè)自由電荷，所以t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積A的總電荷數(shù)N=Snvt．
每個(gè)自由電荷的電量為q，所以t時(shí)間內(nèi)通過的電荷量為Q=Snvtq．
電流強(qiáng)度，是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量，所以I=$\frac{Q}{t}$=$\frac{Snvtq}{t}$=Snvq．
根據(jù)公式F=BIL=B•Snvq•L=BLSnvq．
導(dǎo)線的體積V′=SL
所以導(dǎo)線中電荷的個(gè)數(shù)為n′=nV′=nSL，
所以該導(dǎo)體內(nèi)平均每個(gè)自由電荷受力大小F_單=$\frac{F}{{n}^{'}}$=$\frac{BLSnvq}{nSL}$=Bvq．
故答案為：（1）大；（2）Snvq；BLSnvq；Bvq．

點(diǎn)評 此題考查了對物理量概念的構(gòu)建；根據(jù)題目中提供的信息，再結(jié)合所學(xué)的知識，進(jìn)行必要的運(yùn)算和推理，可解決此題．