急求过程 安培力+动能定理问题

来源：百度知道 编辑：UC知道 时间：2024/05/29 17:45:21
4B．（10分）如图所示，质量为60g的钢棒长为a=20cm，棒两端与长为L=30cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中．当棒中通过稳恒电流I后，钢棒向上摆动，最大偏角θ=60°，g取l0m／s2．求：
(1) 铜棒中电流I的大小及方向．
(2) 铜棒在摆动过程中的最大速度．

第一问会做
第二问怎么做啊？
过程谢谢
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通入稳恒电流后，棒将做类似于单摆的运动，来回摆动。由于最大摆角是60°所以平衡位置与竖直方向成30°角。也就是说，当偏角为30°时棒受力平衡。
在偏角为30°时，对半受力分析后可列出：
BIa=Tsin30°
mg=Tcos30°
解得：I=2*根号3

由单摆运动可知，最大速度一定出现在平衡位置，也就是偏角为30°时。
由几何关系不难得出棒从最低点（开始运动时）到偏角为30°（平衡位置）时的水平位移x=0.5L，竖直位移为y=（1-cos30°）L
从最低点（开始运动时）到偏角为30°（平衡位置）时，由动能定理得：
0.5LBIa-mg(1-cos30°)L=0.5mv^2
=> v=0.96m/s