101 學年度指定科目考試物理考科 第 一 題 (2)

財團法人大學入學考試中心基金會

圖12(a)為「電流天平」的示意圖,將電流天平的 \mathrm{U} 形導線放入螺線管中,在未接通電流前使電流天平歸零,即天平呈現水平的平衡狀態,之後將電流天平線路與螺線管線路分別接通直流電源,假設流經電流天平的電流為 I_1、流經螺線管的電流為 I_2,w 為質量很小的小掛勾之總重量,而電流天平的 \mathrm{U} 形導線的長與寬分別為 \ell_a 與 \ell_b(如圖12(b))。

圖12(a) 電流天平實驗示意圖
圖12(b) 電流天平的U形導線
  1. 某生實驗時,先固定電流天平的電流 I_1 為2.0安培,增加質量均相等的小掛勾個數,逐次調整螺線管的電流 I_2,使電流天平恢復平衡;如此取得對應的 w(以小掛勾個數表示之)、I_2 五組數據如下表:
小掛勾個數12345
I_2(安培)0.51.01.42.12.5

請在答案卷作圖區畫出上表中小掛勾個數與 I_2 關係的圖線,再依據圖線的結果,寫下你對螺線管內磁場量值與 I_2 關係的結論。(5分)

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