Question

【题目】电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量m1=15.0g的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质m0=10.0g，匝数n=10，下边长l=10.0cm的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图18甲所示，线圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势E=1.5V，内阻r=1.0Ω。开关S闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数U=1.4V时，R1=10Ω，此时天平正好平衡。g=10m/s2，求：

（1）线圈下边所受安培力的大小F，以及线圈中电流的方向；

（2）矩形线圈的电阻R；

（3）该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

Answer 1

【答案】（1）0.05N，顺时针（2）R=4Ω（3）0.5T

【解析】（1）天平两侧平衡，因此有 m1g= m0g+F

可得：F= m1g-m0g=0.05N

F的方向竖直向下，根据左手定则可判断出线框电流方向为顺时针

（2）线圈中电流的大小为：I=(E-U)/r=0.1A

根据电路规律：U=I(R1+R)

联立两式可得：R=4Ω

（3）矩形线圈下边所受安培力为：F=nBIl

将数值代入可得： B=F/nIl=0.5T