Question

17．如圖，一無限長通電直導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、與導線成60°角的初速度運動，其最終的運動狀態(tài)是勻速直線運動，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，金屬環(huán)向右上運動，磁通量減小，根據(jù)“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：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(jù)“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，只剩沿導線方向的速度，然后磁通量不變，無感應(yīng)電流，水平方向合力為零，故為勻速直線運動．
由題意知：
沿導線方向分速度v₁=v₀•cos60°=2×$\frac{1}{2}$=1m/s
根據(jù)動能定理解得：
$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=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：勻速直線運動，0.03J

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