Question

如圖所示，有一個彈性的輕質(zhì)金屬圓環(huán)，放在光滑的水平桌面上，環(huán)中央插著一根條形磁鐵．突然將條形磁鐵迅速向上拔出，則此時金屬圓環(huán)將

1. A.
   圓環(huán)高度不變，但圓環(huán)縮小
2. B.
   圓環(huán)高度不變，但圓環(huán)擴張
3. C.
   圓環(huán)向上跳起，同時圓環(huán)縮小
4. D.
   圓環(huán)向上跳起，同時圓環(huán)擴張

Answer 1

D
在金屬環(huán)中磁通量有變化，所以金屬環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，按照楞次定律解決問題的步驟一步一步進行分析，分析出感應(yīng)電流的情況后再根據(jù)受力情況考慮其運動與形變的問題．

原磁通量的方向豎直向上，當(dāng)向上拔出條形磁鐵時這個磁通量減小；所以感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場的減小，即感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，感應(yīng)電流的磁場方向向上；由感應(yīng)電流的磁場方向可以判斷出感應(yīng)電流的方向在由上向下俯視時是逆時針方向的．如圖所示為其剖面圖，根據(jù)左手定則可以判斷出金屬環(huán)受力的情況如圖所示．注意安培力垂直于電流和磁感應(yīng)強度決定的平面．由于金屬環(huán)是圓形的，它受到的安培力在水平方向上的效果是使金屬圓環(huán)向外擴張，同時在豎直方向上的效果是有向上的力．由題目可知，金屬圓環(huán)很輕，受的重力較小，因此所受合力方向向上，產(chǎn)生向上的加速度．這樣金屬圓環(huán)在向上跳起的同時向外擴張，所以D選項正確。
另一種方法是應(yīng)用楞次定律的第二種表述，金屬環(huán)中感應(yīng)電流的效果要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即條形磁鐵的拔出，則感應(yīng)電流的效果就阻礙拔出，金屬環(huán)應(yīng)該向上運動；拔出導(dǎo)致磁通量減小，感應(yīng)電流的效果就阻礙減小，面積應(yīng)該增加，所以要擴張。