Question

如图所示，空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁感应强度大小均为B，圆台母线与竖直方向的夹角为θ。一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。环中通以恒定的电流I后圆环由静止向上运动，经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环上升的最大高度为H。已知重力加速度为g，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是

A．在时间t内安培力对圆环做功为mgH

B．圆环先做匀加速运动后做匀减速运动　

C．圆环运动的最大速度为

D．圆环先有扩张后有收缩的趋势

Answer 1

【答案】C

【解析】环中通以恒定电流I后，圆环所受安培力为，则在竖直方向的分力为，由牛顿第二定律，可得：，则圆环向上的加速度为，则竖直方向上，在，电流未撤去时，圆环将做匀加速直线运动，经过时间t，速度会达到最大值，由得，故C项正确；在时间t内，上升的高度，则安培力对圆环做功为，故A错误；电流撤去后，由于惯性，圆环继续向上运动，在磁场中切割磁感线而做变减速运动，故B项错误；圆环通电流时，电流方向为顺时针，安培力分量指向圆心，有收缩的趋势，撤去电流后，切割产生的感应电流为逆时针，则安培力分量背离圆心，则有扩张的趋势，故D项错误。答案为：C。

【考点定位】磁场中力做功与牛顿第二定律、电磁感应等的综合问题。