[题目]如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置.其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子.下部是一截面积为正方形(边长为L)的容器.该容器左右两壁为导体.其他各面是绝缘的.其底部与大气相通.容器内有一个正方形的金属活塞.其边长也为L.可在容器内无摩擦滑动.活塞下面有一轻质弹簧支撑着.已知弹簧的劲度系数为k.(实验中弹簧形变不超过� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置，其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子，下部是一截面积为正方形（边长为L）的容器。该容器左右两壁为导体，其他各面是绝缘的，其底部与大气相通。容器内有一个正方形的金属活塞，其边长也为L，可在容器内无摩擦滑动。活塞下面有一轻质弹簧支撑着，已知弹簧的劲度系数为k，（实验中弹簧形变不超过弹性限度）；活塞上部充满密度为ρ的绝缘油。容器的左右两壁与一电路连接，被测磁场的磁感线垂直容器的外表面。闭合电键K后，竖直管中油柱的上表面的高度发生变化，以此来指示被测磁场的强弱。

(1)闭合电键K后，油柱的上表面如何移动？

(2)若电流表的示数为I，油柱上表面变化的高度为x，则磁感应强度B为多大？

(3)在磁感应强度B保持不变的情况下，要使油柱的上表面高度变化更明显，可采用什么措施？（请列举两条）

【答案】(1)向下移动 (2) (3)增大电流I（滑动变阻器向上滑动），增大L，减小k、ρ、S均可以使x变化更明显

【解析】(1) 闭合电键K前，活塞受到：重力、弹簧的弹力和液体的压强产生的压力（大气产生的压力上下相互抵消），设这时液体的高度为h0，由受力平衡得：mg+ρgh0L2=F0 ①

F0是开始时弹簧的弹力，

闭合电键K后，电流的方向从右向左，根据左手定则可以判定安培力的方向向下，此时的受力平衡：mg+ρghL2+BIL=F ②

此时向下的力增加了一个，故液体的压强产生的压力要减小，即液体的高度要减小，油柱的是上表面要下降；

(2) 油柱上表面下降x，进入容器的液体的体积：△V=Sx

活塞下降的高度：，

液体的高度： ③

弹簧的弹力变化： ④

联立①②③④解得： ⑤ ；

(3) 通过⑤式可以看出：增大电流I或减小液体的密度ρ，减小弹簧的劲度系数k，减小细管的面积等都可以实现。

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