Question

【題目】小明同學設計了一個“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1m，豎直邊長H=0.3m，匝數為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內，磁感應強度B0=1.0T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0～2.0A范圍內調節的電流I。掛盤放上待測物體后，調節線圈中電流使得天平平衡，測出電流即可測得物體的質量。（重力加速度取g=10m/s2）

（1）為使電磁天平的量程達到0.5kg，線圈的匝數N1至少為___________匝。

（2）進一步探究電磁感應現象，另選N2=100匝、形狀相同的線圈，總電阻R=10Ω，不接外電流，兩臂平衡，如圖2所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度B隨時間均勻變大，磁場區域寬度d=0.1m．當掛盤中放質量為0.01kg的物體時，天平平衡，求此時磁感應強度的變化率等于___________T/s。

Answer 1

【答案】25 0.1

【解析】

（1）電磁天平的工作原理為通電線框在磁場中受到安培力，當安培力和被測物體的重力相等時天平處于平衡

（2）在上方加入變化的磁場后，變化的磁場產生的電流使線框在下部磁場受安培力和重力平衡。

（1）天平平衡時，有，當電流最大即2A時N1最小，帶入數據得N1=25

（2）天平平衡時，安培力等于重力，安培力為，重力為0.1N，代入數據得