Question

3．如图所示，铜棒ab长0.1m，质量为0.06kg，两端与长为1m的轻铜线相连，静止于竖直平面上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动．已知最大偏角为37°，则恒定电流的大小为4A；当铜棒向上摆动到最高点时，轻铜线中的拉力为T₁，若通以更大的恒定电流，在新的最高点时，轻铜线中的拉力为T₂，则T₁、T₂的数值上的关系：T₁＜T₂．（填“大于”、“小于”、“等于”或“无法判断”（电磁感应现象不明显，忽略不计，g=10m/s²）

Answer 1

分析 根据重力做功求出重力势能的增加量，根据动能定理求出安培力的大小．从而通过安培力的大小公式求出恒定电流的大小，到达最高点根据力的合成即可判断

解答 解：对铜棒运用动能定理得：
F_Alsin37°-mgl（1-cos37°）=0
代入数据解得：F_A=0.2N
根据F_A=BIL得：I=$\frac{{F}_{A}}{BL}=\frac{0.2}{0.5×0.1}$A=4A；
当到达最高点时，沿绳方向合力为零，根据力的合成可知：T=$\sqrt{（mg）^{2}+（BIL）^{2}}$
当电流增大时，安培力增大，故合力增大，故T₁＜T₂
故答案为：4，T₁＜T₂

点评 本题通过动能定理抓住上升的最大摆角处速度为零求出安培力的大小，本题容易误解为在最大位移处处于平衡