Question

20．如圖所示，某同學用玻璃皿在中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉的液體的實驗”，若蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場視為勻強磁場，磁感應強度為B=0.1T，玻璃皿的橫截面的半徑為a=0.05m，電源的電動勢為E=3V，內阻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，閉合開關后當液體旋轉時電壓表的示數恒為1.5V，則（　�。�

• A． 由上往下看，液體做順時針旋轉
• B． 液體所受的安培力大小為1.5×10^-4N
• C． 閉合開關10s，液體具有的熱能是4.5J
• D． 閉合開關后，液體熱功率為0.081W

Answer 1

分析 在電源外部，電流由正極流向負極；由左手定則可以判斷出導電液體受到的安培力方向，從而判斷出液體的旋轉方向；根據閉合電路的歐姆定律求出電路中的電流值，然后根據安培力的公式計算安培力的大小，根據焦耳定律計算熱功率，從而即可求解．

解答 解：A、由于中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(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，導電液體受到的磁場力沿逆時針方向，因此液體沿逆時針方向旋轉；故A錯誤；
B、電壓表的示數為1.5V，則根據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錯誤；
C、液體的等效電阻為R=0.9Ω，10s內液體的熱能Q=I²Rt=0.3²×0.9×10=0.81J．故C錯誤；
D、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D正確．
故選：D．

點評 該題考查電磁驅動，是一道容易出錯的題目．容易錯的地方是當導電液體運動后，液體切割磁感線將產生反電動勢，導電液體的電阻值消耗的電壓不等于液體兩端的電壓．