Question

如图所示，铜棒ab长L1=0.1m，质量为6×10-2kg，两端与长为L2=1m的轻铜线相连，静止于竖直平面上．整个装

如图所示，铜棒ab长L1=0.1m，质量为6×10-2kg，两端与长为L2=1m的轻铜线相连，静止于竖直平面上．整个装置处在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，铜棒垂直纸面向外发生摆动．已知最大偏角为37°，则在此过程中铜棒的重力势能增加了多少？通过电流的大小为多少？方向如何？（不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）

Answer 1

（1）铜棒上升的高度h=l（1-cos37°），则重力势能的增加量为：
△E_p=mgl（1-cos37°）=0.06×10×1×0.2J=0.12J
（2）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=

FA

BL

=

0.2

0.5×0.1

=4A；
根据左手定则可知，安培力的方向垂直棒向外，则电流方向由b到a；
答：（1）在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J；
（2）通电电流的大小为4A，其方向由b到a．