Question

10．如圖所示，光滑絕緣水平面上嵌入一無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線．一質(zhì)量為0.02kg的金屬環(huán)在該平面內(nèi)以大小v₀=2m/s、方向與電流方向成60°角的初速度滑出．則（　�。�

• A． 金屬環(huán)最終將靜止在水平面上的某處
• B． 金屬環(huán)最終沿垂直導(dǎo)線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)
• C． 金屬環(huán)受安培力方向始終和受到方向相反
• D． 金屬環(huán)中產(chǎn)生的電能最多為0.03J

Answer 1

分析 金屬環(huán)周圍有環(huán)形的磁場(chǎng)，金屬環(huán)向右上運(yùn)動(dòng)，磁通量減小，根據(jù)“來(lái)拒去留”可知，所受的安培力與運(yùn)動(dòng)方向相反，使金屬環(huán)在垂直導(dǎo)線方向做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)垂直導(dǎo)線方向的速度減為零，最終金屬環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為勻速沿導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，速度為原來(lái)速度的沿導(dǎo)線方向上的分量．

解答 解：ABC、金屬環(huán)周圍有環(huán)形的磁場(chǎng)，金屬環(huán)向右運(yùn)動(dòng)，磁通量減小，根據(jù)“來(lái)拒去留”可知，所受的安培力將阻礙金屬圓環(huán)遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線，即安培力垂直直導(dǎo)線向左，與運(yùn)動(dòng)方向并非相反，安培力使金屬環(huán)在垂直導(dǎo)線方向做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)垂直導(dǎo)線方向的速度減為零，只剩沿導(dǎo)線方向的速度，然后磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，水平方向合力為零，故為勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、B、C錯(cuò)誤．
D、由題意知：
沿導(dǎo)線方向分速度v₁=v₀•cos60°=2×$\frac{1}{2}$=1m/s
根據(jù)動(dòng)能定理解得：$\frac{1}{2}{mv}_{1}^{2}-\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$=Q
代入數(shù)值解得：
Q=-0.03J
故環(huán)中最多產(chǎn)生0.03J的電能，故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用及動(dòng)能定理或者是能量守恒的應(yīng)用，題目單一但是并不簡(jiǎn)單，需要知識(shí)的活學(xué)活用．