Question

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

Answer 1

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

解答：解：①、當金屬環進入或離開磁場區域時磁通量發生變化，會產生電流．環進入和離開磁場區域，磁通量分別是增大和減小，根據楞次定律得感應電流的方向相反，故①正確．
②、金屬環進入磁場后，由于沒有磁通量的變化，因而圓環中沒有感應電流，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、由于從左側擺到右側的過程中，線框中磁通量發生變化，因而產生感應電流，由于電阻的存在，線框中將產生焦耳熱，根據能量守恒知線框的機械能將不守恒，故在左側線框的高度將高于起始時右側的高度，所以擺角會越來越小，當完全在磁場中來回擺動時，則沒有感應電流，圓環最后的運動狀態為在磁場區域來回擺動，故③正確．
④、金屬環在擺動過程中，機械能將部分轉化為環中的電能與電阻產生熱能，故④錯誤；
故選A．

點評：本題考查楞次定律的應用和能量守恒相合．注意楞次定律判斷感應電流方向的過程，先確認原磁場方向，再判斷磁通量的變化，感應電流產生的磁場總是阻礙原磁通量的變化．