Question

一金屬方框abcd從離磁場(chǎng)區(qū)域上方高h(yuǎn)處自由落下，然后進(jìn)入與線框平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，可能發(fā)生的情況是（如圖4-4-12所示）（    ）

圖4-4-12

A.線框做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a＜g             B.線框做勻速運(yùn)動(dòng)

C.線框做減速運(yùn)動(dòng)                                D.線框會(huì)反跳回原處

Answer 1

解答提示：由楞次定律的另一種表述知：感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng).

當(dāng)線框下落進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將阻礙線框進(jìn)入磁場(chǎng)，這就說明進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流使線框受到向上的安培力.

設(shè)線框bc邊長為L，整個(gè)線框電阻為R，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv，線框中的電流I=，受到向上的安培力F=ILB==

（1）如果F=mg，線框?qū)�勻速進(jìn)入磁場(chǎng).

（2）如果F＜mg，線框?qū)⒓铀龠M(jìn)入磁場(chǎng)，但隨著速度的增大，F(xiàn)增大，加速度減小，因此進(jìn)入磁場(chǎng)的過程是加速度逐漸減小的加速過程.

（3）如果F＞mg，線框?qū)�減速進(jìn)入磁場(chǎng)，但隨著速度的減小，F(xiàn)減小，加速度的值將減小，線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng).

由此可見，其進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是由其自由下落的高度h決定的（對(duì)于確定的線圈），A、B、C三種情況均有可能.但第四種情況D絕不可能，因?yàn)榫�框進(jìn)入磁場(chǎng)，才會(huì)受到向上的安培力，受到安培力是因?yàn)橛须娏�，可見在磁�?chǎng)中已經(jīng)有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能不守恒.

答案：ABC