(2013?靜安區(qū)二模)如圖,質(zhì)量為60g的銅棒長為d=20cm,棒的兩端用長為L=30cm的細軟銅線水平懸掛在磁感應(yīng)強度為B=0.5T、方向豎直向上的勻強磁場中,當棒中通過恒定電流I后,銅棒向上擺動,最大偏角θ=60°,g取10m/s2,則銅棒中電流I和銅棒在擺動過程中的最大速率v分別為:(  )
分析:銅棒最大偏角是60°,則偏角為30°時是它的平衡位置,對銅棒受力分析,求出重力與安培力間的關(guān)系;偏角為30°時,銅棒的速度最大,由動能定理及安培力公式可以求出電流和最大速率.
解答:解:銅棒上擺的過程,根據(jù)動能定理得:
   FBLsin60°-mgL(1-cos60°)=0,
又安培力FB=BId
代入解得,I=2
3
A
由題意,銅棒向上擺動的最大偏角θ=60°,根據(jù)對稱性可知,偏角是30°時是其平衡位置,銅棒受力如圖所示,則有
G=FBcot30°=
3
FB ,
當銅棒偏角是30°時,速度最大,動能最大,
由動能定理可得:
1
2
m
v
2
m
=FBLsin30°-mgL(1-cos30°)
代入解得,最大速度vm=≈1m/s.
故選BC
點評:知道偏角為30°位置是銅棒的平衡位置,對銅棒進行受力分析,熟練應(yīng)用動能定理即可正確解題.
練習冊系列答案
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(1)S閉合后,將線圈A插入線圈B的過程中,電流表的指針將
右偏
右偏
(填:左偏、右偏或者不偏).
(2)線圈A放在B中不動時,指針將
不偏
不偏
(填:左偏、右偏或者不偏).
(3)線圈A放在B中不動,將滑動變阻器的滑片P向左滑動時,電流表指針將
右偏
右偏
(填:左偏、右偏或者不偏).
(4)線圈A放在B中不動,突然斷開S.電流表指針將
左偏
左偏
(填:左偏、右偏或者不偏).

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