高中學測
111年
自然
第 59 題
📖 題組：
58-60題為題組 量子科學以光電科技改善了生活，也增進了質量國際標準的精密與穩定。科學家發現電壓、電阻與電磁波能量等電磁量的量子單元，與普朗克常數 h 相關，因此訂 $h=6.62607015 \times 10^{-34} \text{ J}\cdot\text{s}$ 為新的質量基準。工程師使用類似於圖26的電磁天平來校準質量，並利用經過量子單元校正的電磁量，來測量與換算線圈的電壓與電流，藉以連結質量 M 與普朗克常數 h 。 某生利用積木製作一座類似於圖26等臂的電磁天平。圖中右側為秤盤，左側為線圈和磁鐵，X與Y代表固定磁鐵的兩極。以支點為軸，線圈與秤盤可以是維持於水平的靜態模式，或上下微幅振動的動態模式。
58-60題為題組 量子科學以光電科技改善了生活，也增進了質量國際標準的精密與穩定。科學家發現電壓、電阻與電磁波能量等電磁量的量子單元，與普朗克常數 h 相關，因此訂 $h=6.62607015 \times 10^{-34} \text{ J}\cdot\text{s}$ 為新的質量基準。工程師使用類似於圖26的電磁天平來校準質量，並利用經過量子單元校正的電磁量，來測量與換算線圈的電壓與電流，藉以連結質量 M 與普朗克常數 h 。 某生利用積木製作一座類似於圖26等臂的電磁天平。圖中右側為秤盤，左側為線圈和磁鐵，X與Y代表固定磁鐵的兩極。以支點為軸，線圈與秤盤可以是維持於水平的靜態模式，或上下微幅振動的動態模式。
靜態模式時，無電流的線圈與空的秤盤質量相同，天平最初處於水平靜止狀態。待測物置入秤盤之後，參照圖 26，下列線圈電流與磁極方向的組合，哪些能使天平恢復平衡？（應選 2 項）
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A
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B
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C
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D
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E
思路引導 VIP
當右盤放上待測物後，天平右側的總重量增加了，為了讓天平重新回到水平平衡，左側的線圈應該要受到向上還是向下的磁力呢？確定受力方向後，你可以結合安培右手定則想想，線圈底部與固定磁鐵頂部的磁極應該要是同名還是異名？
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AI 詳解
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太棒了，你的判斷非常精確，成功選出這兩個正確組合！ 當右側秤盤放入待測物 $M$ 後，右側重量增加，天平會向右傾斜。為了讓天平恢復水平靜止的平衡狀態，左側的線圈就必須受到一個向下的拉力。也就是說，通電線圈與下方固定磁鐵之間必須產生「異名極相吸」的磁力。 我們利用安培右手定則來檢驗各個選項：
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