Question

如圖所示，質(zhì)量為60g的鋼棒長為a=20cm，棒兩端與長為L=30cm的細(xì)軟銅線相連，吊在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、豎直向上的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)棒中通過穩(wěn)恒電流I后，鋼棒向上擺動(dòng)，最大偏角θ=60°，g取l0m/s²．求：
（1）銅棒中電流I的大小及方向．
（2）銅棒在擺動(dòng)過程中的最大速度．

Answer 1

（1）銅棒上擺的過程，根據(jù)動(dòng)能定理得：
   F_BLsin60°-mgL（1-cos60°）=0，


又安培力F_B=BId
代入解得，I=2

3

A
根據(jù)左手定則可知，與安培力方向，可得，電流方向從M到N．
（2）由題意，銅棒向上擺動(dòng)的最大偏角θ=60°，根據(jù)對稱性可知，偏角是30°時(shí)是其平衡位置，銅棒受力如圖所示，則有
G=F_Bcot30°=

3

F_B ，
當(dāng)銅棒偏角是30°時(shí)，速度最大，動(dòng)能最大，
由動(dòng)能定理可得：

1

2

m

v

2m

=F_BLsin30°-mgL（1-cos30°）
代入解得，最大速度v_m=0.96m/s．
答：（1）銅棒中電流I的大小2

3

A及方向從M到N．
（2）銅棒在擺動(dòng)過程中的最大速度為0.96m/s．