题目内容
17.如图所示,质量为m的铜棒长为L,棒的两端各与长为a的细软铜线相连,静止悬挂在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流后,铜棒向上摆动,最大偏角为θ,重力加速度g已知,则下列说法正确的是( )A. | 铜棒摆动过程中,摆角为$\frac{θ}{2}$时,棒受力平衡 | |
B. | 铜棒摆动过程中,安培力逐渐变小 | |
C. | 铜棒摆动过程中,机械能守恒 | |
D. | 根据题中所给条件可以求出棒中的电流 |
分析 根据受力分析,利用左手定则判断出电流的方向,根据摆动过程中合力提供向心力判断是否处于平衡状态;根据机械能守恒定律判断摆动过程中机械能是否守恒;根据安培力的计算公式求解电流强度.
解答 解:A、铜棒摆动过程中,摆角为$\frac{θ}{2}$时,合力提供向心力,合力不为零,不是处于平衡状态,A错误;
B、铜棒摆动过程中,电流强度不变,安培力不变,B错误;
C、铜棒摆动过程中,安培力做功,机械能不守恒,C错误;
D、棒受安培力水平,是恒力,对从最低点到最高点过程,根据动能定理,有:FLsinθ-mgL(1-cosθ)=0
解得:F=$\frac{mg(1-cosθ)}{sinθ}$;根据F=BIL解得I=$\frac{F}{BL}$=$\frac{mg(1-cosθ)}{BLsinθ}$,故D正确;
故选:D.
点评 本题关键是根据动能定理列式求解,注意达到最大摆角时,受力并不平衡,在中间位置(摆角为$\frac{θ}{2}$时),速度最大,但此时合力提供向心力,注意不是平衡状态.
练习册系列答案
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