Question

【题目】一种测量物体质量的装置，其结构如图甲、乙所示，磁极间存在着磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场．边长L=0.1m、匝数 n=100匝的正方形线圈abcd套于中心磁极并固定在托盘骨架上，总质量m0=1kg． 线圈左右两边处于磁场中，与一数字式电量表（图上未画出）连接成一个回路，回路总电阻为R=10Ω.托盘下方和磁极之间固定一劲度系数为k=10N/cm的轻弹簧．在某次测量中，一物体从轻放到托盘上到最终静止的过程中流过电量表的净电量为q=0.02C，不计摩擦和空气阻力 ，g取10m/s2．

（1）当托盘向下运动的速度为v=0.1m/s时，求此时线圈中感应电流的大小和方向；

（2）求该物体的质量；

（3）测量中弹簧增加的弹性势能为ΔEP=0.2J，求回路产生的焦耳热Q．

Answer 1

【答案】(1) 0.1A ，沿顺时针方向 (2) (3)

【解析】本题考查电磁感应中的能量问题，涉及法拉第电磁感应定律、感应电量、功能关系等。

(1)

据右手定则，线圈中感应电流的方向在图乙中沿顺时针方向

(2)，解得：

据，解得

(3)据功能关系，解得：