Question

17．如圖，一無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線固定在光滑水平面上，金屬環(huán)質(zhì)量為0.02kg，在該平面上以v₀=2m/s、與導(dǎo)線成60°角的初速度運(yùn)動(dòng)，其最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，環(huán)中最多能產(chǎn)生0.03J的電能．

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：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，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)．
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：
$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=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；
故答案為：勻速直線運(yùn)動(dòng)，0.03J

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．