Question

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)的讀數(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(dòng)，這時(shí)電子測力計(jì)的讀數(shù)為G₂，銅條在磁場中的長度為L.

(1)判斷銅條所受安培力的方向，并說明G₁和G₂哪個(gè)大；
(2)求銅條勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．

Answer 1

(1)安培力的方向豎直向上，G₂＞G₁　(2)安培力的大小F＝G₂－G₁　磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝

試題分析：（1）銅條切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)右手定則可知，流過銅條的感應(yīng)電流從B指向A，再利用左手定則可知，銅條受到磁鐵的安培力豎直向上。根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，所以G₂＞G₁.
（或者：根據(jù)楞次定律，導(dǎo)體棒所受安培力阻礙其相對磁鐵的運(yùn)動(dòng)，所以銅條所受安培力的方向向上）
（2）銅條向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅條切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢F=BLv，閉合回路中的感應(yīng)電流，銅條受到豎直向上的安培力F=BIL；
根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，大小=F；對磁鐵受力分析并根據(jù)平衡條件有，。
聯(lián)立解得：F=G₂-G₁，。