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如图所示,通有稳恒电流的长直螺线管竖直放置,铜环R沿螺线管的轴线加速下落。在下落过程中,环面始终保持水平。铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3。位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距离。设重力加速度为g,则:(    )

A.a??1<a2=g         B.a3<a1<g 

C.a1=a3<a2        D.a3<a1<a??2

答案

综合考虑则有:a3<a1<a2=g,答案为(ABD)


解析:

通过恒定电流的螺线管周围及内部磁场分布类似于条形磁体,铜环下落过程中,通过1位置时磁通量在增加,通过2位置时磁通量最大,通过3位置时磁通量在减少。可以用楞次定律判断铜环中感应电流的磁场方向,确定铜环所受作用力的方向,从而分析铜环运动过程中的加速度。

本题更直接的方法是应用楞次定律的广义表述:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因;当铜环经过1位置时,正在靠近螺线管,铜环受到的磁场力阻碍铜环靠近螺线管(来拒),则加速度a1<g;当铜环经过位置3时,正在远离螺线管,铜环受到的磁场力阻碍铜环远离螺线管(去留),则加速度a3<g;当铜环经过2位置时,环中磁通量最大,且运动方向与磁场平行,故不产生感应电流,则加速度a2=g。

又由于从1位置经2位置到3位置的过程中,铜环的速度在逐渐增加,即V3>V1,故铜环在3位置处所受磁场力比在1位置时所受磁场力大,故a1>a3。

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