Question

4．如圖所示，某同學(xué)用玻璃皿在中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)的液體的實(shí)驗(yàn)”，若蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T，玻璃皿的橫截面的半徑為a=0.05m，電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3V，內(nèi)阻r=0.1Ω，限流電阻R₀=4.9Ω，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9Ω，閉合開關(guān)后當(dāng)液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)為1.5V，則（　�。�

• A． 由上往下看，液體做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
• B． 液體所受的安培力大小為1.5×10^-4N
• C． 閉合開關(guān)后，液體熱功率為0.81W
• D． 閉合開關(guān)10s，液體具有的動(dòng)能是3.69J

Answer 1

分析 在電源外部，電流由正極流向負(fù)極；由左手定則可以判斷出導(dǎo)電液體受到的安培力方向，從而判斷出液體的旋轉(zhuǎn)方向；根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出電路中的電流值，然后根據(jù)安培力的公式計(jì)算安培力的大小，根據(jù)焦耳定律計(jì)算熱功率；根據(jù)功能關(guān)系計(jì)算液體獲得的動(dòng)能．

解答 解：A、由于中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極，在電源外部電流由正極流向負(fù)極，因此電流由邊緣流向中心；器皿所在處的磁場豎直向上，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場力沿逆時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；故A錯(cuò)誤；
B、電壓表的示數(shù)為1.5V，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律：E=U+IR₀+Ir，所以電路中的電流值：$I=\frac{E-U}{{R}_{0}+r}$=$\frac{3-1.5}{4.9+0.1}$=0.3A，液體所受的安培力大小為：F=BIL=BIa=0.1×0.3×0.05=1.5×10^-3N．故B錯(cuò)誤；
C、玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9Ω，則液體熱功率為P_熱=I²R=0.3²×0.9=0.081W．故C錯(cuò)誤；
D、10s末液體的動(dòng)能等于安培力對(duì)液體做的功，通過玻璃皿的電流的功率：P=UI=1.5×0.3=0.45W，所以閉合開關(guān)10s，液體具有的動(dòng)能是：E_K=W_電流-W_熱=（P-P_熱）•t=（0.45-0.081）×10=3.69J，故D正確．
故選：D

點(diǎn)評(píng) 該題考查電磁驅(qū)動(dòng)，是一道容易出錯(cuò)的題目．容易錯(cuò)的地方是當(dāng)導(dǎo)電液體運(yùn)動(dòng)后，液體切割磁感線將產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)電液體的電阻值消耗的電壓不等于液體兩端的電壓！