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如图所示,质量为60g的钢棒长为a=20cm,棒两端与长为L=30cm的细软铜线相连,吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过稳恒电流I后,钢棒向上摆动,最大偏角θ=60°,g取l0m/s2.求:

(1)铜棒中电流I的大小及方向.
(2)铜棒在摆动过程中的最大速度.
人气:124 ℃ 时间:2020-03-30 20:16:27
解答
(1)铜棒上摆的过程,根据动能定理得:
   FBLsin60°-mgL(1-cos60°)=0,
又安培力FB=BId
代入解得,I=2
3
A
根据左手定则可知,与安培力方向,可得,电流方向从M到N.
(2)由题意,铜棒向上摆动的最大偏角θ=60°,根据对称性可知,偏角是30°时是其平衡位置,铜棒受力如图所示,则有
G=FBcot30°=
3
FB
当铜棒偏角是30°时,速度最大,动能最大,
由动能定理可得:
1
2
m
v2m
=FBLsin30°-mgL(1-cos30°)
代入解得,最大速度vm=0.96m/s.
答:(1)铜棒中电流I的大小2
3
A
及方向从M到N.
(2)铜棒在摆动过程中的最大速度为0.96m/s.
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