Question

15．某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)了一種測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的實(shí)驗(yàn)裝置．如圖所示，磁鐵兩極之間的磁場(chǎng)可視為水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)．其余區(qū)域磁場(chǎng)不計(jì)．磁鐵放置在電子測(cè)力計(jì)上時(shí)．測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G₀．直銅條AB通過導(dǎo)線與電阻連成閉合電路．電路總阻值為R．銅條在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為L(zhǎng)．讓銅條水平且垂直于磁場(chǎng)．以恒定速率v₁在磁場(chǎng)中豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)．測(cè)力計(jì)示數(shù)為G₁；以恒定速率v₂在磁場(chǎng)中豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)．測(cè)力計(jì)示數(shù)為G₂．下列說法中正確的是（　　）

• A． AB向下運(yùn)動(dòng)時(shí)．銅條中電流由A流向B
• B． G₁＜G₂
• C． 銅條以v₂運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大小為G₀-G₂
• D． 銅條以v₁運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得B=$\frac{1}{L}$$\sqrt{\frac{（{G}_{1}-{G}_{0}）R}{{v}_{1}}}$

Answer 1

分析 AB向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則判斷銅條中電流方向．根據(jù)平衡條件分析安培力大小，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，再由安培力公式F=BIL，可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

解答 解：A、AB棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由右手定則可知，AB中感應(yīng)電流方向?yàn)锽到A，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)棒不動(dòng)時(shí)，沒有感應(yīng)電流，AB棒不受安培力作用，G₀等于重力．AB棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，AB棒受到的安培力方向豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵受向下的作用力、重力、測(cè)力計(jì)向上的支持力，則測(cè)力計(jì)的示數(shù)G₂等于磁鐵受到的向下的作用力、重力之和．銅條以v₂向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，所受的安培力方向豎直向下，根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到向上的安培力，則測(cè)力計(jì)的示數(shù)G₂等于重力與磁鐵受到向上的安培力之差，所以 G₂＜G₁，故B錯(cuò)誤；
C、銅條以v₂運(yùn)動(dòng)向上時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)G₂等于重力與磁鐵受到向上的安培力之差，所以安培力大小  F=G₀-G₂，故C正確；
D、銅條以v₁運(yùn)動(dòng)向下時(shí)，安培力大小 F=G₁-G₀．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律可得，感應(yīng)電流大小為 I=$\frac{BL{v}_{1}}{R}$，F(xiàn)=BIL，可得出，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=$\frac{1}{L}$$\sqrt{\frac{（{G}_{1}-{G}_{0}）R}{{v}_{1}}}$，故D正確；
故選：CD

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵要正確判斷AB棒所受的安培力方向，確定磁鐵所受的安培力方向，從而分析安培力與測(cè)力計(jì)示數(shù)的關(guān)系．