题目内容

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

得I=
mgtan370
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：WF=FS1=BIlsin370×lsin370
重力做功为：WG=-mgS2=-mgl（1-cos37°）
由动能定理得：BI（lsin37°）2-mgl（1-cos37°）=0I=
mgl(1-cos370)
Blsin2370
=
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．

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（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WF=FS1=BIL2sin37°
重力做功为WG=-mgS2=-mgL（1-cos37°）
由动能定理得BIL2sin37°-mgL（1-cos37°）=0
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解得 I=
mg(1-cos37°)
BLsin37°
=5A
答：此棒中恒定电流的大小为5A．
练习册系列答案
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如图甲所示，质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°固定斜面上（斜面足够长），对物体施加平行于斜面向上的恒力F，作用时间t1=1s时撤去拉力，物体运动的部分v-t图象如图乙所示，取g=10m/s2．试求：
（1）物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F的大小；
（2）t=6s时物体的速度，并在乙图上将t=6s内物体运动的v-t图象补画完整，要求标明有关数据．
如图甲所示，质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定斜面底端（物体在斜面上，斜面足够长），对物体施加平行于斜面向上的恒力F，若作用时间t1=1s后撤去拉力，物体运动的部分v-t图象如图乙所示，试求：（已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）拉力F的大小及斜面与物体间的动摩擦因数；
（2）t=4s末物体与斜面底部的距离．
如图甲所示，质量为m=5g，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=
1
3
T．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=53°，求此棒中恒定电流的大小．
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某同学的解法如下：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=53°时，棒受力平衡，有：tanθ=
F
mg
=
BIl
mg
               I=
mgtanθ
Bl
=
0.005×10×
4
3
1
3
×0.01
=20A
（1）请你判断，他的解法是否正确？错误的请指出错误所在，并改正．
（2）此棒的最大动能是多少？
精英家教网如图甲所示，质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力F，t1=1s时撤去拉力，物体运动的部分v-t图象如图乙所示．试求：
（1）物体沿斜面上滑的最大位移．
（2）物体与斜面间的动摩擦因数μ及拉力F的大小．
精英家教网如图甲所示，质量为m=0.5kg、电阻r=1Ω的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平固定导轨滑行，导轨足够长，两导轨间宽度为L=1m，导轨电阻不计，电阻R1=1.5Ω，R2=3Ω，装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=1T．杆从x轴原点O以水平初速度向右滑行，直到停止．已知杆在整个运动过程中v随位移x变化的关系如图乙所示．求：
（1）在杆的整个运动过程中，电流对电阻R1做的功，
（2）在杆的整个运动过程中，通过电阻R1的电量，
（3）要使R1产生1J的热量，杆需向右移动的距离及此时R1的功率．

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