Question

5．如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在水平地面上．磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触．若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　）

• A． 在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针（从上向下看圆环）
• B． 磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下
• C． 磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
• D． 磁铁落地时的速率一定小于$\sqrt{2gh}$

Answer 1

分析 A、由楞次定律可以判断出感应电流的方向；
B、由楞次定律判断磁铁在下落过程中所受线圈作用力的方向；
C、应用能量守恒定律分析答题；
D、假设磁铁做自由落体运动，求出磁铁落地时的速度，然后判断磁铁落地时速度大小

解答 解：A、由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A正确；
B、由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在磁铁靠近线圈的过程中为阻碍磁铁的靠近，线圈对磁铁的作用力竖直向上，在磁铁穿过线圈远离线圈的过程中，为阻碍磁铁的远离，线圈对磁铁的作用力竖直向上，则在整个过程中，线圈对磁铁的作用力始终竖直向上，故B错误；
C、在磁铁下落过程中，线圈中产生感应电流，线圈中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，故C错误；
D、磁铁做自由落体运动时，v²=2gh，磁铁落地时的速度v=$\sqrt{2gh}$，由于磁铁下落时能量有损失，磁铁落地速度小于$\sqrt{2gh}$，故D正确；
故选：AD．

点评 本题考查了楞次定律的应用，正确理解楞次定律阻碍的含义是正确解题的关键，同时掌握机械能守恒的条件，注意不是只受重力即为守恒，而是只有重力做功．