题目内容

3.如图所示为一种“电磁天平”的结构简图,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,线圈未通电时天平两臂平衡;已知线圈的水平边长L=0.1m,匝数为N=800,线圈的下底边处于匀强磁场内,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于线圈平面向里,线圈中通有方向沿顺时针,大小可在0-2A范围内调解的电流I;挂盘放上待测物体后,调解线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量;重力加速度g=10m/s2,试求:该“电磁天平”能够称量的最大质量.

分析 线圈未通电时天平两臂平衡,通电后右侧多受个向下的安培力,故再次平衡时安培力大小应该等于左边物体的重力,再结合安培力公式列式分析即可.

解答 解:由于天平平衡,故安培力为:F=mg,
又F=NBIL,
联立解得:m=$\frac{NBIL}{g}$;
当I=2A时,m最大,算得最大称量质量为:m=$\frac{800×0.5×2×0.1}{10}$=8kg;
答:该“电磁天平”能够称量的最大质量为8kg.

点评 本题关键是明确“电磁天平”的工作原理,同时要结合安培力公式F=BIL列式求解,注意线圈有N匝,不是单匝.

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