题目内容
如图10-2-12所示，质量为60 g的金属棒长为L1=20 cm，棒两端与长为L2=30 cm的细软金属线相连，吊在磁感应强度B=0.5 T、竖直向上的匀强磁场中.当金属棒中通过稳恒电流I后，金属棒向纸内摆动，摆动过程中的最大偏角θ=60 °（取g=10 m/s2）.则下列说法中正确的是( )
图10-2-12
①金属棒中电流方向水平向右，电流大小为6
A
②金属棒中电流方向水平向左，电流大小为2
A
③当偏角θ=60 °时，金属棒受到的合力为零
④金属棒在摆动过程中动能的最大值为2.78×10-2J
A.只有①正确 B.①③正确
C.只有②正确 D.②④正确
解析：从右向左看此装置可画出如右图的物理情景和受力图.根据左手定则判定电流方向为图中向里，在原图中向左；由于安培力和重力是恒力，所以它们的合力也是恒力，当它与线的拉力平衡时，金属棒的动能最大，根据对称性，与竖直方向成30°时动能最大.在此位置有：mgtan30°=BIL1，可得I==2A，在向上摆动30°的过程中由动能定理可得：BIL1s-mgh=ΔEk=Ek，其中s=L2sin30°和h=L2（1-cos30°），带入计算得Ek=2.78×10-2J，所以选项D正确.
答案：D
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