15-16学年第二学期第18周金题

时间:2016-06-22 09:22来源:未知 作者:韩步军 点击:
小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡,线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1,线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里,线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I,挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g=10m/s2
(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?
(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω,不接外电流,两臂平衡,如图2所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m,当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率

 
考点:    法拉第电磁感应定律;安培力..
专题:    电磁感应与电路结合.
分析:    (1)根据安培力的大小公式,结合安培力和重力平衡求出线圈的匝数.
(2)通过法拉第电磁感应定律、欧姆定律求出感应电流的大小,抓住安培力和重力相等求出磁感应强度的变化率.
解答:    解:(1)线圈受到安培力F=N1B0IL,
天平平衡有:mg=N1B0IL,
代入数据解得N1=25匝
(2)由电磁感应定律得,E=
则E=
由欧姆定律得,
线圈受到安培力F′=N2B0I′L,
天平平衡有:
代入数据解得
答:(1)线圈的匝数N1至少为25匝;
(2)此时磁感应强度的变化率 为0.1T/s.
点评:    本题综合考查了安培力大小公式、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律,抓住平衡列式求解,求解安培力时需注意线圈的匝数.