Question

如圖所示，質量為60g的導體棒長度S=20cm，棒兩端分別與長度L=30cm的細導線相連，懸掛在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=0.5T．當導體棒中通以穩(wěn)恒電流I后，棒向上擺動（擺動過程中I始終不變），最大偏角θ=45°，求：導體棒中電流I的大小．
以下是某同學的解答：
當導體棒擺到最高位置時，導體棒受力平衡．此時有：
Gtanθ=F_安=BISI=

Gtanθ

BS

=

0.06×10×1

0.5×0.2

A=6A
請問：該同學所得結論是否正確？若正確請求出結果．若有錯誤，請予指出并求出正確結果．

Answer 1

分析：當導體棒中通以穩(wěn)恒電流I后，棒向上擺動，該情景類似于單擺，棒達到最高點后將向下運動，繼續(xù)擺動．所以該題可以使用動能定理來解題．

解答：解：該同學所得結論有問題．                                  
由于45°是鋼棒向上擺動的最大偏角，所以此時鋼棒并不平衡．不能使用共點力的平衡解題．
鋼棒在向上擺動過程中，僅有重力和安培力兩個恒力做功．
由動能定理：BISLsinθ-mgL（1-cosθ）=0                     
∴鋼棒中電流為：I=

mg(1-cosθ)

BSsinθ

=2.49A
答：該同學的結論錯誤，正確的結果是2.49A

點評：該題中，正確判斷出題目的情景類似于單擺，棒達到最高點后將向下運動，繼續(xù)擺動是解題的關鍵，否則容易出現(xiàn)錯誤．