Question

10．小明在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)了一種可測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖所示．在該實(shí)驗(yàn)中，磁鐵固定在水平放置的電子測力計(jì)上，此時(shí)電子測力計(jì)的計(jì)數(shù)為G₁，磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強(qiáng)磁場，其余區(qū)域磁場不計(jì)．直銅條AB的兩端通過導(dǎo)線與一電阻連接成閉合回路，總阻值為R．若讓銅條水平且垂直于磁場，以恒定的速率v在磁場中豎直向下運(yùn)動，這時(shí)電子測力計(jì)的計(jì)數(shù)為G₂，銅條在磁場中的長度L
（1）判斷銅墻條所受安培力的方向?yàn)樨Q直向上，G₁和G₂哪個(gè)大？G₂大
（2）求銅條勻速運(yùn)動時(shí)所受安培力的大小G₂-G₁和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小$\frac{1}{L}\sqrt{\frac{（{G}_{2}-{G}_{1}）R}{v}}$．

Answer 1

分析 安培力公式為：F=BIL，注意公式的適用條件是：勻強(qiáng)磁場，電流和磁場方向垂直．
根據(jù)平衡可知安培力大小，由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律可求出電流大小，再由B=$\frac{F}{IL}$從而可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

解答 解：（1）根據(jù)棒向下運(yùn)動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由右手定則可得感應(yīng)電流方向?yàn)锽到A，再由左手定則可得，安培力方向豎直向上；因此當(dāng)棒不動時(shí)，棒不受安培力作用，所以G₂＞G₁；
（2）由于銅條勻速運(yùn)動，則有安培力等于重力，即有：安培力F=G₂-G₁
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律可求出電流大小為$I=\frac{BLv}{R}$，
而由B=$\frac{F}{IL}$從而可得出，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小$B=\frac{1}{L}\sqrt{\frac{{（{{G_2}-{G_1}}）R}}{v}}$．
故答案為：豎直向上，G₂；G₂-G₁，$\frac{1}{L}\sqrt{\frac{（{G}_{2}-{G}_{1}）R}{v}}$

點(diǎn)評 本題比較簡單，考查了安培力的大小計(jì)算，應(yīng)用公式F=BIL時(shí)注意公式適用條件和公式中各個(gè)物理量的含義．并考查法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律．