Question

（16分）某電子天平原理如圖所示，形磁鐵的兩側為N極，中心為S極，兩級間的磁感應強度大小均為，磁極的寬度均為，忽略邊緣效應.一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接.當質量為的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動（骨架與磁極不接觸），隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止，由此時對應的供電電流可確定重物的質量.已知線圈的匝數為，線圈的電阻為，重力加速度為。問：

（1）線圈向下運動過程中，線圈中感應電流是從C端還是D端流出？
（2）供電電流是從C端還是D端流入？求重物質量與電流的關系.
（3）若線圈消耗的最大功率為，該電子天平能稱量的最大質量是多少？

Answer 1

（1）感應電流從C端流出 （2）   （3）

試題分析：（1）根據右手定則，線圈向下切割磁感線，電流應從Ｄ端流入，從Ｃ端流出
（２）根據左手定則可知，若想使彈簧恢復形變，安培力必須向上，根據左手定則可知電流應從D端流入，根據受力平衡 ①
解得  ②
（3）根據最大功率得  ③
②③聯立解得：