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如图,质量为60g的铜棒长为d=20cm,棒的两端用长为L=30cm的细软铜线水...

如图,质量为60g的铜棒长为d=20cm,棒的两端用长为L=30cm的细软铜线水平悬挂在磁感应强度为B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中,当棒中通过恒定电流I后,铜棒向上摆动,最大偏角θ=60°,g取10m/s2,则铜棒中电流I和铜棒在摆动过程中的最大速率v分别为:( )
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A.铜棒中电流I=2A
B.铜棒中电流I=2manfen5.com 满分网
C.最大速率v≈1m/s
D.最大速率v≈2m/s
铜棒最大偏角是60°,则偏角为30°时是它的平衡位置,对铜棒受力分析,求出重力与安培力间的关系;偏角为30°时,铜棒的速度最大,由动能定理及安培力公式可以求出电流和最大速率. 【解析】 铜棒上摆的过程,根据动能定理得:    FBLsin60°-mgL(1-cos60°)=0, 又安培力FB=BId 代入解得,I=2A 由题意,铜棒向上摆动的最大偏角θ=60°,根据对称性可知,偏角是30°时是其平衡位置,铜棒受力如图所示,则有 G=FBcot30°=FB , 当铜棒偏角是30°时,速度最大,动能最大, 由动能定理可得:=FBLsin30°-mgL(1-cos30°) 代入解得,最大速度vm=≈1m/s. 故选BC
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