Question

【題目】如圖所示，一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L的細(xì)銅棒用兩根等長(zhǎng)的細(xì)線水平地懸吊在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，不計(jì)空氣阻力，問：

（1）通電后，當(dāng)細(xì)線的張力為不通電時(shí)的時(shí)，棒中電流的大小和方向．

（2）如果電流大小不變，將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，銅棒平衡后，細(xì)線上張力的大�。�

（3）在上一問的條件下，給銅棒通電后，它能擺起的最大擺角（吊線與豎直方向的夾角）．

Answer 1

【答案】（1） 由M指向N （2） （3）

【解析】

（1）當(dāng)導(dǎo)線不通電時(shí)，導(dǎo)體受重力和細(xì)線的拉力T作用，根據(jù)平衡條件有：

解得：

當(dāng)導(dǎo)線通電后，為使細(xì)線的拉力為不通電時(shí)的時(shí)，則說明導(dǎo)線所受安培力的方向向上，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線電流方向?yàn)?/span>M指向N

根據(jù)平衡條件有：

又

聯(lián)立解得：

（2）如果電流大小不變，將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，銅棒向上偏轉(zhuǎn)了角時(shí)處于平衡狀態(tài)，其受力分析如圖所示（電流從M向N看，則垂直紙面向里）：

根據(jù)正交分解有：

其中安培力：

聯(lián)立解得：

（3）給銅棒通電后，它能擺起的最大擺角為，擺動(dòng)情況，如圖所示：

根據(jù)動(dòng)能定理有：

其中安培力：

聯(lián)立解得：