Question

【題目】小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤(pán)，右臂掛有矩形線(xiàn)圈，兩臂平衡。線(xiàn)圈的水平邊長(zhǎng)L=0.1m，豎直邊長(zhǎng)H=0.3m，匝數(shù)為N1。線(xiàn)圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0T，方向垂直線(xiàn)圈平面向里。線(xiàn)圈中通有可在0～2.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤(pán)放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線(xiàn)圈中電流使得天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。（重力加速度取g=10m/s2）

（1）為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg，線(xiàn)圈的匝數(shù)N1至少為___________匝。

（2）進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選N2=100匝、形狀相同的線(xiàn)圈，總電阻R=10Ω，不接外電流，兩臂平衡，如圖2所示，保持B0不變，在線(xiàn)圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾?/span>d=0.1m．當(dāng)掛盤(pán)中放質(zhì)量為0.01kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率等于___________T/s。

Answer 1

【答案】25 0.1

【解析】

（1）電磁天平的工作原理為通電線(xiàn)框在磁場(chǎng)中受到安培力，當(dāng)安培力和被測(cè)物體的重力相等時(shí)天平處于平衡

（2）在上方加入變化的磁場(chǎng)后，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流使線(xiàn)框在下部磁場(chǎng)受安培力和重力平衡。

（1）天平平衡時(shí)，有，當(dāng)電流最大即2A時(shí)N1最小，帶入數(shù)據(jù)得N1=25

（2）天平平衡時(shí)，安培力等于重力，安培力為，重力為0.1N，代入數(shù)據(jù)得