题目内容
【题目】如图所示，一根质量为m、长为L的细铜棒
用两根等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，不计空气阻力，问：
（1）通电后，当细线的张力为不通电时的
时，棒中电流的大小和方向．
（2）如果电流大小不变，将磁场方向变为竖直向上，铜棒平衡后，细线上张力的大小．
（3）在上一问的条件下，给铜棒通电后，它能摆起的最大摆角（吊线与竖直方向的夹角）．
【答案】（1）
由M指向N （2）
（3）
【解析】
（1）当导线不通电时，导体受重力和细线的拉力T作用，根据平衡条件有：
解得：
当导线通电后，为使细线的拉力为不通电时的
时，则说明导线所受安培力的方向向上，根据左手定则可知，导线电流方向为M指向N
根据平衡条件有：
又
联立解得：
（2）如果电流大小不变，将磁场方向变为竖直向上，铜棒向上偏转了
角时处于平衡状态，其受力分析如图所示（电流从M向N看，则垂直纸面向里）：
根据正交分解有：
其中安培力：
联立解得：
（3）给铜棒通电后，它能摆起的最大摆角为
，摆动情况，如图所示：
根据动能定理有：
其中安培力：
联立解得：
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【题目】在“测定直流电动机的效率”实验中，用如图（a）所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。
（1）请根据图（a）完成图（b）中的实物图；
（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所示：
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电动机的电流I/A | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 2.5 | 2.5 |
所提重物的重力Mg/N | 0.8 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 6.5 | 7.0 |
重物上升时间t/s | 1.4 | 1.65 | 2.1 | 2.7 | ∞ | ∞ |
计算电动机效率η的表达式为______________（用题目中的符号表示），第1次实验中电动机的工作效率为_______________。（保留三位有效数字）
（3）在第5次实验中，电动机的输出功率是___________；可估算出电动机线圈的电阻为_____________Ω。
