Question

20．將一架物理天平調(diào)節(jié)好平衡，然后將質(zhì)量為m=2×10^-2kg的矩形線(xiàn)圈abcd掛在天平托盤(pán)底部，底邊bc置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc=0.1m，如圖所示，在天平左盤(pán)加上適當(dāng)?shù)捻来a，使天平重新平衡．現(xiàn)在給線(xiàn)圈通以方向?yàn)閍dcba、大小為I=10A的電流，發(fā)現(xiàn)這時(shí)要在天平左盤(pán)上再加上適當(dāng)?shù)捻来a，才能使天平再一次平衡，最終左盤(pán)砝碼的總質(zhì)量為M=6×10^-2kg．求：（g=10m/s²）
（1）線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到的安培力的大�。�
（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．

Answer 1

分析 根據(jù)開(kāi)始天平處于平衡狀態(tài)可知左盤(pán)中砝碼重力等于右盤(pán)中砝碼重力，當(dāng)通入電流時(shí)，bc邊所受安培力方向豎直向下，對(duì)于兩種狀態(tài)根據(jù)受力平衡列方程即可正確求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

解答 解：（1）線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到的安培力，根據(jù)左手定則，安培力豎直向下
${F}_{安}^{\;}+mg=Mg$
解得：${F}_{安}^{\;}=（M-m）g=（0.06-0.02）×10=0.4N$
（2）當(dāng)線(xiàn)圈中通入電流后，右盤(pán)矩形線(xiàn)圈abcd受到的安培力為F=BIL，方向向下，此時(shí)根據(jù)天平處于平衡狀態(tài)有：Mg=mg+BIL，
所以有：B=$\frac{Mg-mg}{IL}$=$\frac{（0.06-0.02）×10}{10×0.02}$=2T
答：（1）線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到的安培力的大小0.4N；
（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于簡(jiǎn)單基礎(chǔ)題目，解決本題的關(guān)鍵掌握安培力的大小公式F=BIL，根據(jù)平衡關(guān)系列方程，同時(shí)根據(jù)左手定則判斷磁場(chǎng)、電流、安培力之間的方向關(guān)系．