如图所示,重铜棒MN长a,质量未知,两端由两根长都是l的轻软铜线悬挂起来,铜棒MN保持水平,整个装置静止于竖直平面内,装置所在处有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B.现给铜棒MN中
题目
如图所示,重铜棒MN长a,质量未知,两端由两根长都是l的轻软铜线悬挂起来,铜棒MN保持水平,整个装置静止于竖直平面内,装置所在处有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B.现给铜棒MN中通入某一恒定电流,铜棒发生摆动,测得最大偏角θ=60°,最大动能为E
K(不计感应电流影响和空气阻力).则铜棒中通的电流强度为 ___ ,从最低点运动到最高点的过程中安培力做的功是 ___ .(请用题中已知的字母来表示,角度θ的三角函数值请代入数据)
答案
当铜棒偏角是30°时,铜棒平衡,
铜棒受力如图所示,则G=F
Bcot30°=
F
B ①,
当铜棒偏角是30°时,速度最大,动能最大,
由动能定理可得:E
K=F
Blsin30°-Gl(1-cos30°) ②,
F
B=BIa ③,由①②③解得:I=
E
K,
从最低点到最高点的过程中,由动能定理可得:
F
Blsin60°-Gl(1-cos60°)=0-0 ③,
由①②③解得,安培力的功W=F
Blsin60°=
E
K;
故答案为:
E
K;
E
K.
铜棒最大偏角是60°,则偏角为30°时是它的平衡位置,对铜棒受力分析,求出重力与安培力间的关系;偏角为30°时,铜棒的速度最大,动能最大,由动能定理及安培力公式可以求出电流;由动能定理可以求出从最低点到最高点的过程中,安培力做的功.
安培力;功的计算.
知道偏角为30°位置是铜棒的平衡位置,对铜棒进行受力分析,熟练应用动能定理即可正确解题.
举一反三
我想写一篇关于奥巴马的演讲的文章,写哪一篇好呢?为什么好
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