如图甲所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度

如图甲所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小.同学甲的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡,有: tanθ=
F
mg
=
BIl
mg

I=
mgtan 37 0
Bl
=
0.05×10×
3
4
0.5×0.1
=7.5A

同学乙的解法如下:铜棒向外偏转过程中,导线拉力不做
功,如图丙所示.
F做功为: W F =F S 1 =BIlsin3 7 0 ×lsin3 7 0
重力做功为:W G =-mgS 2 =-mgl(1-cos37°)
由动能定理得:BI(lsin37°) 2 -mgl(1-cos37°)=0 I=
mgl(1-cos 37 0 )
Bl sin 2 37 0
=
0.05×10×(1-0.8)
0.5×0.1× (0.6) 2
=
50
9
=5.56A

请你对同学甲和乙的解答以说理的方式作出评价;若你两者都不支持,则给出你认为正确的解答.


赤壁战歌 1年前 已收到1个回答 举报

wangwei124427 幼苗

共回答了10个问题采纳率:100% 举报

(1)甲和乙同学的解法均错误
错误原因:前者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;后者将安培力做功求错.
(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 W F =F S 1 =BI L 2 sin37°
重力做功为W G =-mgS 2 =-mgL(1-cos37°)
由动能定理得BIL 2 sin37°-mgL(1-cos37°)=0


解得 I=
mg(1-cos37°)
BLsin37° =5A
答:此棒中恒定电流的大小为5A.

1年前

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