Question

20．將一架物理天平調節(jié)好平衡，然后將質量為m=2×10^-2kg的矩形線圈abcd掛在天平托盤底部，底邊bc置于垂直紙面向里的勻強磁場中，bc=0.1m，如圖所示，在天平左盤加上適當的砝碼，使天平重新平衡．現在給線圈通以方向為adcba、大小為I=10A的電流，發(fā)現這時要在天平左盤上再加上適當的砝碼，才能使天平再一次平衡，最終左盤砝碼的總質量為M=6×10^-2kg．求：（g=10m/s²）
（1）線圈在磁場中受到的安培力的大小；
（2）磁場的磁感應強度．

Answer 1

分析 根據開始天平處于平衡狀態(tài)可知左盤中砝碼重力等于右盤中砝碼重力，當通入電流時，bc邊所受安培力方向豎直向下，對于兩種狀態(tài)根據受力平衡列方程即可正確求出磁感應強度的大�。�

解答 解：（1）線圈在磁場中受到的安培力，根據左手定則，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）當線圈中通入電流后，右盤矩形線圈abcd受到的安培力為F=BIL，方向向下，此時根據天平處于平衡狀態(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）線圈在磁場中受到的安培力的大小0.4N；
（2）磁場的磁感應強度大小為2T．

點評 本題屬于簡單基礎題目，解決本題的關鍵掌握安培力的大小公式F=BIL，根據平衡關系列方程，同時根據左手定則判斷磁場、電流、安培力之間的方向關系．