问题
选择题
如图甲所示,竖直放置的长直导线MN通有图示方向的恒定电流I,有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内,在金属框内部通有如图乙所示的变化磁场(规定垂直于纸面向里为磁场的正方向),下列说法正确的是( )
A.0~t1时间内,MN与ab相斥
B.t2~t3时间内,MN与ab相吸
C.t1时刻MN与ab作用力最小
D.t2时刻MN与ab作用力最小
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答案
A、0~t1时间内,垂直向里的磁场在增强,导致穿过线圈中的磁通量变大,由楞次定律可知,产生的感应电流方向逆时针;而由右手螺旋定则可知,通电直导线在线圈处产生的磁场方向,垂直纸面向外,所以根据左手定则可确定边ab所受到的安培力方向水平向左,而边cd所受到的安培力方向水平向右,由于向左的安培力大于向右的,则MN与ab吸引,故A错误;
B、t2~t3时间内,垂直向外的磁场在增强,导致穿过线圈中的磁通量变大,由楞次定律可知,产生的感应电流方向顺时针;而由右手螺旋定则可知,通电直导线在线圈处产生的磁场方向,垂直纸面向外,所以根据左手定则可确定边ab所受到的安培力方向水平向右,而边cd所受到的安培力方向水平向左,由于向右的安培力大于向左的,则MN与ab排斥,故B错误;
C、在t1时刻,磁场的变化率最小,则产生感应电动势也最小,感应电流也最小,所以在此处所受到的安培力也最小,故C正确;
D、在t2时刻,磁场的变化率最大,则产生感应电动势也最大,感应电流也最大,所以在此处所受到的安培力也最大,故D错误;
故选:C