Question

【題目】在操場上，兩同學相距L為10m左右，在東偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁場方向的兩個位置上，面對面將一銅芯導線，象甩跳繩一樣搖動，并將線的兩端分別接在靈敏電流表上．銅芯導線和電流表等構成的回路的總電阻R為2Ω，繩搖動的頻率配合節拍器的節奏，保持f＝2Hz．如果同學搖動繩子的最大圓半徑h＝1m，電流表的最大值I＝3mA．則可估算此處地磁場的磁感應強度B的數量級，若將兩人的位置改為與剛才方向垂直的兩點上，那么電流表的示數I′將發生變化。下列結果正確的是

A. B的數量級為10-5T，I′＝0

B. B的數量級為10-2T，I′＝9mA

C. B的數量級為10-5T，I′＝9mA

D. B的數量級為10-2T，I′＝0

Answer 1

【答案】A

【解析】

地球存在南北方向的磁場，當閉合電路中的部分導體做切割磁感線運動時，電路中會產生感應電流。根據閉合電路歐姆定律求出感應電動勢，由E=BSω求出B。若將兩人站立的位置改為與剛才方向垂直的兩點上，沒有感應電流產生。

兩同學在東偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁場方向的兩個位置上時，根據閉合電路歐姆定律得：E=IR；線圈在勻強磁場中產生的最大電動勢為：E=BSω；又：ω=2πf，S≈hL；聯立以上各式解得：，其中 I=3mA=0.003A，L=10m，R=2Ω，h=1m，f=2Hz，代入數據解得：B=5×10-5T，數量級為10-5T。若將兩人站立的位置，改為與剛才方向垂直的兩點上，繩與磁場平行，不切割磁感線，沒有感應電流產生，電流計的讀數I′=0。故選A。