Question

17．如图，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以v₀=2m/s、与导线成60°角的初速度运动，其最终的运动状态是匀速直线运动，环中最多能产生0.03J的电能．

Answer 1

分析 金属环周围有环形的磁场，金属环向右上运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力与运动方向相反，使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，最终金属环的运动状态为匀速沿导线运动，速度为原来速度的沿导线方向上的分量．

解答 解：金属环周围有环形的磁场，金属环向右运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力与运动方向相反，使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，只剩沿导线方向的速度，然后磁通量不变，无感应电流，水平方向合力为零，故为匀速直线运动．
由题意知：
沿导线方向分速度v₁=v₀•cos60°=2×$\frac{1}{2}$=1m/s
根据动能定理解得：
$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=Q
代入数值解得：
Q=-0.03J
故环中最多产生0.03J的电能；
故答案为：匀速直线运动，0.03J

点评 此题考查法拉第电磁感应定律的应用及动能定理或者是能量守恒的应用，题目单一但是并不简单，需要知识的活学活用．