题目内容
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(1)闭合电键K后,油柱的上表面如何移动?
油柱下移
油柱下移
(2)若电流表的示数为I,油柱上表面变化的高度为x,则磁感应强度B=
| ||||
IL |
| ||||
IL |
(3)在磁感应强度B保持不变的情况下,要使油柱的上表面高度变化更明显,可采用什么措施?(请列举两条)
I增大
I增大
,S减小
S减小
.分析:分别对闭合电键前后的活塞减小受力分析,得出平衡方程,根据两个平衡方程求解出磁感应强度的大小;油柱上表面下降x,进入容器的液体的体积等于液柱减小的体积.
解答:解:(1)闭合电键K前,活塞受到:重力、弹簧的弹力和液体的压强产生的压力(大气产生的压力上下相互抵消).设这时液体的高度为h0,由受力平衡得:
mg+ρgh0?L2=F0 ①
F0是开始时弹簧的弹力.
闭合电键K后,电流的方向从右向左,根据左手定则可以判定安培力的方向向下,此时的受力平衡:
mg+ρgh?L2+BIL=F ②
此时向下的力增加了一个,故液体的压强产生的压力要减小,即液体的高度要减小,油柱的是上表面要下降.
(2)油柱上表面下降x,进入容器的液体的体积:△V=S?x
活塞下降的高度:x′=
=
?x
液体的高度:h=h0-x+x′=h0-(
-1)x ③
弹簧的弹力变化:F-F0=k?x′=
?kx④
联立①②③④解得:B=
x⑤
(3)通过⑤式可以看出:增大电流I或减小液体的密度ρ,减小弹簧的劲度系数k,减小细管的面积等都可以实现.
答:(1)油柱下移
(2)磁感应强度B=
x
(3)I、L增大,k、ρ、S减小 ( 任意两个)
mg+ρgh0?L2=F0 ①
F0是开始时弹簧的弹力.
闭合电键K后,电流的方向从右向左,根据左手定则可以判定安培力的方向向下,此时的受力平衡:
mg+ρgh?L2+BIL=F ②
此时向下的力增加了一个,故液体的压强产生的压力要减小,即液体的高度要减小,油柱的是上表面要下降.
(2)油柱上表面下降x,进入容器的液体的体积:△V=S?x
活塞下降的高度:x′=
△V |
L2 |
S |
L2 |
液体的高度:h=h0-x+x′=h0-(
S |
L2 |
弹簧的弹力变化:F-F0=k?x′=
S |
L2 |
联立①②③④解得:B=
| ||||
IL |
(3)通过⑤式可以看出:增大电流I或减小液体的密度ρ,减小弹簧的劲度系数k,减小细管的面积等都可以实现.
答:(1)油柱下移
(2)磁感应强度B=
| ||||
IL |
(3)I、L增大,k、ρ、S减小 ( 任意两个)
点评:(1)油柱上表面下降x,进入容器的液体的体积等于液柱减小的体积.
(2)要正确推导出活塞下降的高度;
(3)可以用胡克定律表达弹簧的弹力,也可以表达弹簧的弹力变化.后一种方法计算起来要简单许多.
(2)要正确推导出活塞下降的高度;
(3)可以用胡克定律表达弹簧的弹力,也可以表达弹簧的弹力变化.后一种方法计算起来要简单许多.
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