Question

如圖所示，一閉合的小金屬環(huán)用一根絕緣細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O處，使金屬圓環(huán)在豎直線OO′的兩側(cè)來回擺動的過程中穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感線的方向和水平面垂直．若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力均不計，有以下四種判斷：
①金屬環(huán)每次進(jìn)入和離開磁場區(qū)域都有感應(yīng)電流，而且感應(yīng)電流的方向相反
②金屬環(huán)進(jìn)入磁場區(qū)域后越靠近OO′線時速度越大，而且產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大
③金屬環(huán)開始擺動后，擺角會越來越小，擺角小到某一值后不再減小
④金屬環(huán)在擺動過程中，機(jī)械能將全部轉(zhuǎn)化為環(huán)中的電能．
上述判斷正確的是（　　）

Answer 1

分析：楞次定律的內(nèi)容為：閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化；判斷感應(yīng)電流的方向首先要確定原磁場的方向及磁通量的變化，然后根據(jù)楞次定律進(jìn)行判斷感應(yīng)電流的方向．

解答：解：①、當(dāng)金屬環(huán)進(jìn)入或離開磁場區(qū)域時磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生電流．環(huán)進(jìn)入和離開磁場區(qū)域，磁通量分別是增大和減小，根據(jù)楞次定律得感應(yīng)電流的方向相反，故①正確．
②、金屬環(huán)進(jìn)入磁場后，由于沒有磁通量的變化，因而圓環(huán)中沒有感應(yīng)電流，不受磁場力作用，只在重力作用下，離平衡位置越近，則速度越大，故②錯誤．
③、由于從左側(cè)擺到右側(cè)的過程中，線框中磁通量發(fā)生變化，因而產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于電阻的存在，線框中將產(chǎn)生焦耳熱，根據(jù)能量守恒知線框的機(jī)械能將不守恒，故在左側(cè)線框的高度將高于起始時右側(cè)的高度，所以擺角會越來越小，當(dāng)完全在磁場中來回擺動時，則沒有感應(yīng)電流，圓環(huán)最后的運(yùn)動狀態(tài)為在磁場區(qū)域來回擺動，故③正確．
④、金屬環(huán)在擺動過程中，機(jī)械能將部分轉(zhuǎn)化為環(huán)中的電能與電阻產(chǎn)生熱能，故④錯誤；
故選A．

點(diǎn)評：本題考查楞次定律的應(yīng)用和能量守恒相合．注意楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的過程，先確認(rèn)原磁場方向，再判斷磁通量的變化，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙原磁通量的變化．