题目内容

(15分)如图甲所示,质量为m,长为l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,磁感应强度为B,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,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时,棒受力平衡,有:       ,      得

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:

重力做功为:

由动能定理得:

请你对同学甲和乙的解答作出简要的评价;若你对两者都不支持,则给出你认为正确的解答。

解析

甲同学的错误原因:认为物体速度为零时,一定处于平衡状态,或者认为偏角最大的是平衡位置。

乙同学的错误原因:将安培力表示导致F做功出错。

正解如下: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: 

重力做功为: 

由动能定理:

 

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