Question

如圖所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細線掛于O點，將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放，圓環(huán)擺動過程中經(jīng)過有界的水平勻強磁場區(qū)域，A，B為該磁場的豎直邊界，若不計空氣阻力，則 [    ]

A．圓環(huán)向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度。

B．在進入和離開磁場時，圓環(huán)中均有感應(yīng)電流

C．圓環(huán)進入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應(yīng)電流也越大

D．圓環(huán)最終將靜止在平衡位置。

Answer 1

B

【錯解分析】錯解：當圓環(huán)從1位置開始下落，進入磁場和擺出磁場時（即2位置和3位置），由于有磁通量變化，圓環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項B正確。由于金屬圓環(huán)自身存在內(nèi)阻，所以必然有熱量產(chǎn)生（既有能量損失）。因此，圓環(huán)不會再擺到4位置。選項A錯。當圓環(huán)進入磁場后，穿過環(huán)內(nèi)的磁通量不再發(fā)生變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項C錯誤。由于每次通過磁場都有能量損失，所以圓環(huán)最終將靜止在平衡位置，D選項正確。
物體有慣性，人的思維也有慣性。這個同學對ABC選項的判斷是正確的。只有D選項選錯了。在圓環(huán)穿過磁場時，要發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象造成機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再進一步轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。但是，這位同學忘記分析當圓環(huán)僅在勻強磁場內(nèi)擺動時，穿過圓環(huán)內(nèi)的磁通量還變化嗎？導致了選擇錯誤。
【正解】當圓環(huán)從1位置開始下落，進入磁場時（即2和3位置），由于圓環(huán)內(nèi)磁通量發(fā)生變化，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生。同時，金屬圓環(huán)本身有內(nèi)阻，必然有能量的轉(zhuǎn)化，即有能量的損失。因此圓環(huán)不會擺到4位置。隨著圓環(huán)進出磁場，其能量逐漸減少圓環(huán)擺動的振幅越來越小。當圓環(huán)只在勻強磁場中擺動時，如圖所示。

圓環(huán)內(nèi)無磁通量的變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，無機械能向電能的轉(zhuǎn)化。題意中不存在空氣阻力，擺線的拉力垂直于圓環(huán)的速度方向，拉力對圓環(huán)不做功，所以系統(tǒng)的能量守恒，所以圓環(huán)將在AB間來回擺動。
【點評】電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是穿過線圈所包圍的平面內(nèi)的磁通量發(fā)生變化。法拉第電磁感應(yīng)定律則給出了感應(yīng)電動勢的表達式
只有回路中有ΔΦ≠0，即當面積S一定時，ΔB≠0，才會有感應(yīng)電動勢，才有感應(yīng)電流的存在�？梢姡�在分析物理問題時，要嚴格按照物理規(guī)律成立的條件辦事。