Question

如右圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合：當(dāng)MN中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度．

(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)

(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？

(3)若， ，此電流表的量程是多少？(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場的作用)

(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?/p>

 

Answer 1

【答案】

(1) 　(2)M端　(3)2.5 A　(4)0.10

【解析】

試題分析：(1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長量為，則有①

由①式得：.②

(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應(yīng)接正極．

(3)設(shè)電流表滿偏時(shí)通過MN間電流強(qiáng)度為I_m.則有

③

聯(lián)立②③并代入數(shù)據(jù)得．④

(4)設(shè)量程擴(kuò)大后，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?i>B′，則有

⑤

由①⑤式得： ⑥

代入數(shù)據(jù)得：

考點(diǎn)：安培力；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；胡克定律．

點(diǎn)評(píng)：本題題意新穎，考查點(diǎn)巧妙，借助生活中的實(shí)際器材考查了物體平衡問題，正確進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件列方程是解題關(guān)鍵．