Question

【題目】一種測量物體質量的裝置，其結構如圖甲、乙所示，磁極間存在著磁感應強度大小為B=0.5T的勻強磁場．邊長L=0.1m、匝數 n=100匝的正方形線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤骨架上，總質量m0=1kg． 線圈左右兩邊處于磁場中，與一數字式電量表（圖上未畫出）連接成一個回路，回路總電阻為R=10Ω.托盤下方和磁極之間固定一勁度系數為k=10N/cm的輕彈簧．在某次測量中，一物體從輕放到托盤上到最終靜止的過程中流過電量表的凈電量為q=0.02C，不計摩擦和空氣阻力 ，g取10m/s2．

（1）當托盤向下運動的速度為v=0.1m/s時，求此時線圈中感應電流的大小和方向；

（2）求該物體的質量；

（3）測量中彈簧增加的彈性勢能為ΔEP=0.2J，求回路產生的焦耳熱Q．

Answer 1

【答案】(1) 0.1A ，沿順時針方向 (2) (3)

【解析】本題考查電磁感應中的能量問題，涉及法拉第電磁感應定律、感應電量、功能關系等。

(1)

據右手定則，線圈中感應電流的方向在圖乙中沿順時針方向

(2)，解得：

據，解得

(3)據功能關系，解得：