Question

14．如图所示，铜棒ab长L=0.3m，质量为m=9×10^-2kg，两端与长为s=1m的轻铜线相连，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=1T．铜棒中保持有恒定电流通过时，铜棒稳定后的偏转角为30°．求：
（1）通过铜棒的电流I的大小；
（2）此过程中铜棒的重力势能的增加量．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 对铜棒静止时受力分析，根据平衡条件求安培力大小，根据左手定则判断安培力方向；重力势能的变化和铜棒变化的高度有关，只要找出它变化的高度即可．

解答 解：（1）对铜棒受力分析，根据平衡条件：

F_安=BIL=mgtan30°      
得：I=$\sqrt{3}$A，方向是b→a    
（2）△E_p=mg△h=mg（s-$\frac{\sqrt{3}}{2}$s）≈0.12J   
答：（1）铜棒中通过的电流大小为$\sqrt{3}$A，方向为b到a．
（2）此过程中铜棒的重力势能的增加量为0.12J．

点评 本题借助安培力考查了受力分析与平衡条件的应用，基础题．重力势能的变化和铜棒的高度有关，△E_p=mg△h．距地面的高度增加，重力势能增加，反之，减小．