Question

15．如圖所示，一根空心鋁管豎直放置，把一枚小圓柱形的永磁體從距離鋁管上端為h處由靜止釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，永磁體穿出鋁管下端口．假設(shè)永磁體在鋁管內(nèi)下落過(guò)程中始終沿著鋁管的軸線運(yùn)動(dòng)，不與鋁管內(nèi)壁接觸，且無(wú)翻轉(zhuǎn)．忽略空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 若僅增大h，則永磁體穿出鋁管時(shí)的速度一定變大
• B． 若僅增大h，則永磁體穿過(guò)鋁管的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱減少
• C． 在永磁體穿過(guò)鋁管的過(guò)程中，永磁體一定做勻加速運(yùn)動(dòng)
• D． 在永磁體穿過(guò)鋁管的過(guò)程中，一定有機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能

Answer 1

分析 磁鐵穿過(guò)鋁管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生安培力，根據(jù)安培力和重力的作用，判定磁體的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合能量守恒定律確定能量關(guān)系．

解答 解：從h處由靜止釋放，有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：$v=\sqrt{2gh}$，進(jìn)入鋁管后，磁鐵在下落時(shí)，導(dǎo)致鋁管內(nèi)的磁通量在變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，會(huì)產(chǎn)生安培力進(jìn)而阻礙磁鐵的下落，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁體的運(yùn)行速度影響磁通量的變化，進(jìn)而影響感應(yīng)電流和安培力的大小，有感應(yīng)電流產(chǎn)生則一定有電能，故一定有機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，故D正確；
又由于無(wú)法確定安培力和重力的關(guān)系，則磁體的運(yùn)動(dòng)可能是一直勻加速，或者先勻加速再勻速，還有可能先勻減速再勻速，故A錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤；
有能量守恒定律可知，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和焦耳熱，但不確定速度的變化情況，無(wú)法確定動(dòng)能的變化，進(jìn)而無(wú)法確定焦耳熱的大小，故B錯(cuò)誤；
故選：D

點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)和能量相結(jié)合的題目，但磁體運(yùn)動(dòng)中現(xiàn)有知識(shí)無(wú)法具體計(jì)算安培力大小，故只能通過(guò)定性分析得出答案，其次在受力分析后確定運(yùn)動(dòng)形式時(shí)，要考慮全面．