Question

如圖11－14所示，一閉合金屬圓環用絕緣細線掛于O點，將圓環拉離平衡位置并釋放，圓環擺動過程中經過有界的水平勻強磁場區域，A，B為該磁場的豎直邊界，若不計空氣阻力，則 [ ]

A．圓環向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度。

B．在進入和離開磁場時，圓環中均有感應電流

C．圓環進入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應電流也越大

D．圓環最終將靜止在平衡位置。

Answer 1

A

【錯解分析】錯解：如圖11－14所示，當圓環從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，圓環上產生感應電流，選項B正確。由于金屬圓環自身存在內阻，所以必然有熱量產生（既有能量損失）。因此，圓環不會再擺到4位置。選項A錯。當圓環進入磁場后，穿過環內的磁通量不再發生變化，無感應電流產生。選項C錯誤。由于每次通過磁場都有能量損失，所以圓環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。在圓環穿過磁場時，要發生電磁感應現象造成機械能轉化為電能，電能再進一步轉化為內能。但是，這位同學忘記分析當圓環僅在勻強磁場內擺動時，穿過圓環內的磁通量還變化嗎？導致了選擇錯誤。
　　【正確解答】
　　如圖11－14所示，當圓環從1位置開始下落，進入磁場時（即2和3位置），由于圓環內磁通量發生變化，所以有感應電流產生。同時，金屬圓環本身有內阻，必然有能量的轉化，即有能量的損失。因此圓環不會擺到4位置。隨著圓環進出磁場，其能量逐漸減少圓環擺動的振幅越來越小。當圓環只在勻強磁場中擺動時，如圖11－15所示。圓環內無磁通量的變化，無感應電流產生，無機械能向電能的轉化。題意中不存在空氣阻力，擺線的拉力垂直于圓環的速度方向，拉力對圓環不做功，所以系統的能量守恒，所以圓環將在AB間來回擺動。
　　【小結】
　　電磁感應現象產生的條件是穿過線圈所包圍的平面內的磁通量發生
只有回路中有ΔΦ≠0，即當面積S一定時，ΔB≠0，才會有感應電動勢，才有感應電流的存在。可見，在分析物理問題時，要嚴格按照物理規律成立的條件辦事。