[题目]小明同学设计了一个“电磁天平 .如图1所示.等臂天平的左臂为挂盘.右臂挂有矩形线圈.两臂平衡.线圈的水平边长L=0.1m.竖直边长H=0.3m.匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内.磁感应强度B0=1.0T.方向垂直线圈平面向里.线圈中通有可在0-2.0A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后.调节线圈中电流使得天平平衡.测出电流即可测得物体的质量.(重题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m，竖直边长H=0.3m，匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0=1.0T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0～2.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。（重力加速度取g=10m/s2）

（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数N1至少为___________匝。

（2）进一步探究电磁感应现象，另选N2=100匝、形状相同的线圈，总电阻R=10Ω，不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d=0.1m．当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率等于___________T/s。

【答案】25 0.1

【解析】

（1）电磁天平的工作原理为通电线框在磁场中受到安培力，当安培力和被测物体的重力相等时天平处于平衡

（2）在上方加入变化的磁场后，变化的磁场产生的电流使线框在下部磁场受安培力和重力平衡。

（1）天平平衡时，有，当电流最大即2A时N1最小，带入数据得N1=25

（2）天平平衡时，安培力等于重力，安培力为，重力为0.1N，代入数据得

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B. -18 m/s、-2 m/s、2 m/s

C. -2 m/s、-2 m/s、-18 m/s

D. -18 m/s、6 m/s、6 m/s

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