如图(a)所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图(b)所示,直导线中电流方向以向上为正,下列说法中不正确的是 ( )
A.在0~t1时间内,线圈有顺时针电流,并有向右的运动趋势
B.在0~t1时间内,线圈有顺时针电流,并有向左的运动趋势
C.在t1~t2时间内,线圈有逆时针电流,并有向右的运动趋势
D.在t1~t2时间内,线圈有逆时针电流,并有向左的运动趋势
ABD
【解析】
在0~t1时间内,直线电流方向向下,根据安培定则,知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐减小,则磁场逐渐减弱,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流。
根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向左,右边受到的安培力水平向右,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属框所受安培力的合力水平向左。故AB错误;同理可知,在t1~t2时间内,直导线中电流向上增加,则穿过右边线圈的磁通量向里增加,根据楞次定律可知,线圈有逆时针电流,线圈受安培力向右,即线圈有向右的运动趋势,则C正确,D错误。此题选择不正确的选项,故选ABD。
【点睛】
解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系,运用楞次定律判断感应电流的方向,以及运用左手定则判断安培力的方向.
楞次定律与右手定则的关系:
“三定则一定律”的比较:
(1)电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用。因此要维持安培力存在,必须有 “外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能转化为电能。“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。当感应电流通过电器时,电能又转化为其他形式的能。
同理,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
(2)电能求解思路主要有三种:
①利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。
②利用能量守恒求解:其他形式能的减少量等于产生的电能。
③利用电路特征来求解:通过电源提供总能量IE或纯电阻电路中产生的焦耳热Q=I2RT来计算。
(3)基本解题思路
①明确研究对象(哪一部分闭合回路或哪一部分导体)和研究过程。
②对研究对象(运动的导体)受力分析,明确各个力的做功情况。
③分析研究对象的运动过程,明确各种能量的转化情况。
④选择恰当的规律列式求解。
(4)几种常用的功能关系
①导体所受的重力做功导致重力势能的变化:
②导体所受的合外力做功导致其动能的变化:
③导体所受的重力以外的力做功导致其机械能变化:
④滑动摩擦力做功导致系统内能增加: (指相对位移的大小)。
⑤安培力做功导致电能变化:克服安培力做的功等于电路中增加的电能,即。
说明此结论在电路中只有动生电动势时才成立,涉及感生电动势时此结论就不成立了。
广义的楞次定律:
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