Question

15．如圖所示，某同學(xué)用玻璃皿在中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)的液體的實(shí)驗(yàn)”，若蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T，玻璃皿的橫截面的半徑為a=0.05m，電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3V，內(nèi)阻r=0.1Ω，限流電阻R₀=4.9Ω，閉合開關(guān)后由于粘滯阻力，最終液體將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)理想電壓表的示數(shù)為1.5V，若已知玻璃皿中兩電極間導(dǎo)電液體的等效電阻為R=0.9Ω，求：
（1）流過液體中電流的大��；
（2）液體的電熱功率；
（3）液體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出電路中的電流值；
（2）根據(jù)焦耳定律計(jì)算熱功率；
（3）根據(jù)功能關(guān)系計(jì)算液體獲得的動(dòng)能．

解答 解：（1）電壓表的示數(shù)為1.5V，則根據(jù)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，
（2）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
（3）通過玻璃皿的電流的功率：P=UI=1.5×0.3=0.45W，
所以液體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率：P'=P-P_熱=0.45-0.081=0.369W
答：（1）流過液體中電流的大小是0.3A；
（2）液體的電熱功率是0.81W；
（3）液體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率是0.369W．

點(diǎn)評(píng) 該題考查電磁驅(qū)動(dòng)，是一道容易出錯(cuò)的題目．容易錯(cuò)的地方是當(dāng)導(dǎo)電液體運(yùn)動(dòng)后，液體切割磁感線將產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)電液體的電阻值消耗的電壓不等于液體兩端的電壓！