Question

（16分）某電子天平原理如圖所示，形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩級(jí)間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，磁極的寬度均為，忽略邊緣效應(yīng).一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤(pán)連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接.當(dāng)質(zhì)量為的重物放在秤盤(pán)上時(shí)，彈簧被壓縮，秤盤(pán)和線圈一起向下運(yùn)動(dòng)（骨架與磁極不接觸），隨后外電路對(duì)線圈供電，秤盤(pán)和線圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止，由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流可確定重物的質(zhì)量.已知線圈的匝數(shù)為，線圈的電阻為，重力加速度為。問(wèn)：

（1）線圈向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)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(zhì)量與電流的關(guān)系.
（3）若線圈消耗的最大功率為，該電子天平能稱(chēng)量的最大質(zhì)量是多少？

Answer 1

（1）感應(yīng)電流從C端流出 （2）   （3）

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