Question

10．如圖所示，光滑絕緣水平面上嵌入一無限長通電直導線．一質量為0.02kg的金屬環(huán)在該平面內以大小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)最終沿垂直導線方向做勻速直線運動
• 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，金屬環(huán)向右上運動，磁通量減小，根據“來拒去留”可知，所受的安培力與運動方向相反，使金屬環(huán)在垂直導線方向做減速運動，當垂直導線方向的速度減為零，最終金屬環(huán)的運動狀態(tài)為勻速沿導線運動，速度為原來速度的沿導線方向上的分量．

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

點評 此題考查法拉第電磁感應定律的應用及動能定理或者是能量守恒的應用，題目單一但是并不簡單，需要知識的活學活用．