Question

绝缘细线吊着一质量为m的矩形线圈，线圈有一部分处在图1所示的以虚线框为边界的水平匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化如图2所示，若线圈始终保持静止，那么，细线的拉力F随时间t变化的图象可能是（ ）
A．
B．
C．
D．

Answer 1

【答案】分析：当线圈的磁通量发生变化时，线圈中才会产生感应电动势，从而形成感应电流；
当线圈的磁通量不变时，则线圈中没有感应电动势，所以不会有感应电流产生．
分析线圈的受力情况，根据平衡条件求解．
解答：解：磁感应强度在0到t内，由于磁感应强度垂直纸面向里为正方向，则磁感线是向里，且大小增大．所以由楞次定律可得线圈感应电流是逆时针，根据左手定则判断出下边框所受安培力的方向向上，
根据法拉第电磁感应定律得线圈感应电流是不变的．
线框受重力、拉力和安培力，根据平衡条件得：
细线的拉力F=mg-F_安=mg-BIL
由于磁感应强度B随时间均匀增大，所以下边框所受安培力均匀增大，所以细线的拉力F随时间均匀减小．
磁感应强度在t到2t内，磁场不变，则没有感应电流，细线的拉力F=mg，
而在磁感应强度在2t到3t内，同理可知感应电流方向为正，磁感应强度B随时间均匀减小，线圈感应电流方向是顺时针，
下边框所受安培力的方向向下，所以细线的拉力F=mg+F_安
由于磁感应强度B随时间均匀减小，所以下边框所受安培力均匀减小，所以所以细线的拉力F随时间均匀减小．
故选C．
点评：感应电流的方向由楞次定律来确定，而其大小是由法拉第电磁感应定律结合闭合电路殴姆定律来算得的．