Question

4．如圖所示為電流天平，可以用來“秤出”勻強磁場的磁感應強度．它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)n=10，線圈的水平邊長為L=10cm，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應強度B=0.5T，方向與線圈平面垂直．當線圈中通過方向如圖所示，大小為I=0.1A的電流時，調(diào)節(jié)兩盤中砝碼使兩臂達到平衡．然后使電流反向，大小不變．這時為了使兩臂再達到新的平衡，需要在托盤中增加砝碼（g=10m/s²）．求：
（1）在哪個托盤中增加砝碼；
（2）需要增加質(zhì)量為多大的砝碼？

Answer 1

分析 天平平衡后，當電流反向（大小不變）時，安培力方向反向，則右邊相當于多了或少了兩倍的安培力大小，由此可確定需要增加的砝碼位置和質(zhì)量．

解答 解：設左盤砝碼質(zhì)量為M，右盤砝碼質(zhì)量為m．
（1）對天平：Mg=mg-BIL，電流反向后，安培力反向，故應該在左盤增加砝碼．
（2）電流反向后：
（M+M′）g=mg+BIL，
解得：
$M′=\frac{mg+BIL}{g}-M=\frac{2BIL}{g}=\frac{2×0.5×0.1×0.1}{10}$=0.001kg．
答：
（1）在左邊托盤中增加砝碼；
（2）需要增加質(zhì)量為0.001kg的砝碼

點評 該題的關鍵是分析好安培力的方向，列好平衡方程，基礎題．