Question

如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，则（　　）

A、圆环将到达与a等高的位置b

B、当圆环到达最低位置时速度最大

C、圆环在运动过程中所受的安培力方向始终与速度方向相反

D、在圆环到达最低位置前其中的电流方向已发生改变

Answer 1

分析：解答本题时应根据磁通量变化，分析能否产生感应电流，再分析机械能的变化；将圆环所受的安培力分解为水平和竖直两个进行研究圆环所受的安培力与速度方向关系．由左手定则判断安培力的方向．
圆环在非匀强磁场中运动时，穿过圆环的磁通量变化，产生感应电流，机械能有损失，圆环到达的位置比a位置低；
圆环竖直方向所受的安培力抵消，水平方向非均匀分布，安培力的合力方向始终沿水平方向，当安培力的水平分力沿速度相反方向的分力与重力沿速度方向的分力相等时，速度最大，这个位置不在最低点；
在圆环到达最低位置前，根据磁通量的变化，分析感应电流方向的变化．

解答：解：A、圆环在非匀强磁场中运动时，穿过圆环的磁通量变化，产生感应电流，机械能有损失，则知圆环将到达的位置比位置a低．故A错误．
B、C、由于磁感应强度在竖直方向均匀分布，根据左手定则可知，圆环竖直方向所受的安培力抵消，而水平方向非均匀分布，圆环左右两边的磁感应强度不同，故合力方向始终沿水平方向，和速度方向会有一定夹角，当安培力的水平分力沿速度相反方向的分力与重力沿速度方向的分力相等时，速度最大，此位置不在最低点．故BC错误．
D、圆环内磁通量先向里并增大，圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；铜制圆环越过最低点过程中，铜制圆环内磁通量向里的减小，向外增大，所以圆环感应电流的磁场向里，感应电流为顺时针；越过最低点以后，铜制圆环内磁通量向外并减小，所以圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针，故D正确．
故选D

点评：本题考查法拉第电磁感应定律，安培力左手定则，力的合成等，难度较大．注意研究铜制圆环在越过最低点过程中这一环节，如果丢掉这一环节，A、B二者就会错选B．