问题
计算题
如图甲所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖起向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3T。未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏传的最大角度,求此棒中恒定电流的大小。
某同学对棒中恒定电流的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向向外,受力如图乙所示(侧视图)。得
。
(1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确则请指出错在哪里?
(2)试写出求解棒中电流的正确答过程及结果。
答案
解:(1)该同学的解法错误
错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置
(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,如图所示:
安培力F做功为
重力做功为
由动能定理得
解得