Question

如图所示，铜棒ab长0.1m，质量为0.06kg，两端与长为0.15m的轻铜线相连，静止于竖直平面上，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.5T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动．已知最大偏转角为37°，则铜棒中的恒定电流的大小为

 

A，在摆动的过程中铜棒速度最大时悬线与竖直方向的夹角为

 

度，（不计空气阻力）．

Answer 1

分析：铜棒从最低点运动到最高点的过程中，安培力做正功，重力做负功为-mgl（1-cos37°），根据动能定理求解安培力做的功．安培力做功为BIl?lsin37°，求出电流大小．

解答：解：铜棒从最低点运动到最高点的过程中，根据动能定理得：
    W-mgl（1-cos37°）=0
得到W=mgl（1-cos37°）=0.06×10×1×0.2J=0.12J
又W=BIl?lsin37°，代入解得I=4A．
而安培力F=BIL=0.5×4×0.2N=0.2N，而重力则为G=0.06×10N=0.6N
设θ，则有：tanθ=

F

mg

=

0.2

0.6

=

1

3

，
所以θ=arctan

1

3

故答案为：4；arctan

1

3

点评：动能定理是求功常用的方法，特别是变力做功．本题中安培力是恒力，可以运用功的计算公式求电流．