Question

（2006?靜安區(qū)模擬）如圖所示，質量為60g的鋼棒長為S=20cm，棒兩端與長為L=30cm的細軟銅線相連，吊在磁感應強度B=0.5T、豎直向上的勻強磁場中．當棒中通過穩(wěn)恒電流I后，鋼棒向上擺動，最大偏角θ=60°，g取l0m/s²．求：鋼棒中電流I的大小．
以下是某同學的解答：
鋼棒受到三個力的作用：拉力T，安培力F，重力G．
水平方向：Tsinθ=F…①
豎直方向：Tcosθ=G…②
安培力為：F=BIS…③
由①②③可求出鋼棒中電流I
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：本題要搞清楚所謂的最大偏角，并不是導體棒受力平衡的位置，而僅僅是它運動的最高點，又因為這里的初、末狀態(tài)都是速度為零，所以這就是我們可以用動能定理來解題的一個暗示，在這個過程中，做功的是重力和安培力兩個力，且都是恒力，所以我們可以表示出來這兩個力作的功，然后用動能定理就可以解出結果．

解答：解：該同學所得結論不正確．
正確的解答應該是：
由于60°是鋼棒向上擺動的最大偏角，所以此時鋼棒并不平衡．
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       
 解得：I=mg（1-cosθ）/BSsinθ      
帶入數據解得：I=3.64A 
答：該同學的結論是錯誤的，導體棒中的電流應為3.46 A

點評：本題是一個好題，可能很多同學都會像題目那樣解答，這是人的定式思維，可以類比豎直上拋的最高點來加深記憶．