Question

15．如图所示，一根空心铝管竖直放置，把一枚小圆柱形的永磁体从距离铝管上端为h处由静止释放，经过一段时间后，永磁体穿出铝管下端口．假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转．忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

• A． 若仅增大h，则永磁体穿出铝管时的速度一定变大
• B． 若仅增大h，则永磁体穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少
• C． 在永磁体穿过铝管的过程中，永磁体一定做匀加速运动
• D． 在永磁体穿过铝管的过程中，一定有机械能转换成电能

Answer 1

分析 磁铁穿过铝管时，会产生感应电流，进而产生安培力，根据安培力和重力的作用，判定磁体的运动情况，结合能量守恒定律确定能量关系．

解答 解：从h处由静止释放，有运动学公式得：$v=\sqrt{2gh}$，进入铝管后，磁铁在下落时，导致铝管内的磁通量在变化，从而产生感应电流，会产生安培力进而阻碍磁铁的下落，根据法拉第电磁感应定律，磁体的运行速度影响磁通量的变化，进而影响感应电流和安培力的大小，有感应电流产生则一定有电能，故一定有机械能转换成电能，故D正确；
又由于无法确定安培力和重力的关系，则磁体的运动可能是一直匀加速，或者先匀加速再匀速，还有可能先匀减速再匀速，故A错误，C错误；
有能量守恒定律可知，减少的机械能转化为动能和焦耳热，但不确定速度的变化情况，无法确定动能的变化，进而无法确定焦耳热的大小，故B错误；
故选：D

点评 本题是电磁感应和能量相结合的题目，但磁体运动中现有知识无法具体计算安培力大小，故只能通过定性分析得出答案，其次在受力分析后确定运动形式时，要考虑全面．