2019版高中物理 第四章 3 楞次定律训练（含解析）新人教版选修3-2

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1、3楞次定律课时过关能力提升基础巩固1.根据楞次定律知,感应电流的磁场一定()A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场方向相反C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同解析:根据楞次定律,感应电流具有这样的方向,即感应电流产生的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。由此可见,感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化,而不是阻碍引起它的磁通量,反过来说,如果磁通量不发生变化,就没有感应电流的产生,故选项A错误。同时,我们要深刻理解“阻碍”二字的含义:当穿过电路的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;当穿过电路的磁通量减少时,感应电流产

2、生的磁场方向与原磁场方向相同,所以选项B、D错误。答案:C2.如图所示,闭合线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,当磁感应强度逐渐增大时,以下说法正确的是 ()A.线圈中产生顺时针方向的感应电流 B.线圈中产生逆时针方向的感应电流C.线圈中不会产生感应电流D.线圈面积有缩小的倾向解析:由于线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为零。当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量仍然为零,则线圈中不会产生感应电流,故只有C正确。答案:C3.如图所示,磁铁垂直于铜环所在平面,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.转动解析:铜环只有向右运动,才能阻碍穿过铜环的磁

3、通量的增加。答案:A4.(多选)验证楞次定律实验的示意图如图所示,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是 ()解析:根据楞次定律可确定感应电流的方向:如对题图C分析,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加;(3)感应电流产生的磁场方向向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同,故选项C正确;同理可得,选项A、B错误,D正确。答案:CD5.某实验小组用如图所示的实验装置

4、来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流表的感应电流方向是()A.aGbB.先aGb,后bGaC.bGaD.先bGa,后aGb解析:条形磁铁在穿入线圈的过程中,确定原磁场的方向:磁场方向向下。明确回路中磁通量变化情况:向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电流产生的磁场方向向上。应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即从bGa。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减少,由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视),电流从aGb。故正确答案为D。答案:D6.(多选)如图所示,一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN

5、极板间,突然发现电子向M板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的时刻可能是()A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合后断开瞬间C.开关S是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动时D.开关S是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动时解析:若开关S闭合,由右手螺旋定则可知,左侧螺线管右端为N极;发现电子向M板偏转,说明M、N两板的电势MN,即右侧螺线管中产生了流向M板的电流,由右手螺旋定则可知,右侧螺线管左端为N极;由楞次定律可知,左侧螺线管中电流增大,选项A、D正确。答案:AD7.如图甲所示,在螺线管输入端MN间输入如图乙所示的电流,P为圆形闭合导线圈,则在A、B、C、D、E五个点对应

6、的时刻中能使P受力向左的点是;受力向右的点是;不受力的点是。解析:对A点和C点,尽管电流最大,但变化率为0,故在P中无感应电流;对B点,尽管在P中产生感应电流,但i=0,P也不受力,所以A、B、C三点对应的时刻P均不受力。对 D 点,电流正增大,穿过P的磁通量增大,故P有向右的运动趋势来减小磁通量,所以在D点时P受力向右,同理在E点时P受力向左。答案:EDA、B、C8.(2017全国卷)如图所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运

7、动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析:金属杆从静止开始突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,根据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确。答案:D9.如图所示,试判断当开关闭合和断开瞬间,矩形线圈ABCD中的电流方向。解析:根据楞次

8、定律按步骤判断如下:当开关闭合瞬间:研究回路ABCD,穿过回路的原磁场由电流I产生,在回路ABCD中其磁场方向指向纸面外。接通瞬间,回路ABCD中的磁通量增加。由楞次定律得知,感应电流的磁场方向与B原相反,指向纸内。由安培定则得知,矩形线圈中感应电流方向为ADCBA。当开关断开瞬间:研究回路仍为闭合线圈ABCD,穿过回路的原磁场仍由I产生,由安培定则可知,在回路ABCD内的原磁场方向指向纸面外。开关断开时,穿过回路ABCD的原磁场的磁通量减少。由楞次定律可知,感应电流的磁场方向应和B原相同,即指向纸面外。由安培定则知,矩形线圈中感应电流方向为ABCDA。答案:闭合瞬间感应电流方向为ADCBA,

9、断开瞬间感应电流方向为ABCDA。能力提升1.1931年,英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验。他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈上将出现()A.先顺时针方向,后逆时针方向的感应电流B.先逆时针方向,后顺时针方向的感应电流C.顺时针方向持续流动的感应电流D.逆时针方向持续流动的感应电流解析:N极磁单极子从上向下通过时,穿过线圈的磁通量先向下,并持续增加,接着突变为向上,并持续减少。故由楞次定律知,感应电流的磁场一直向上,故电流始终为逆时针

10、方向。答案:D2.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置甲(左)匀速运动到位置乙(右),则()A.导线框进入磁场时,感应电流方向为abcdaB.导线框离开磁场时,感应电流方向为adcbaC.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左解析:由右手定则可判断出导线框进入磁场时,感应电流方向为adcba,导线框离开磁场时,感应电流方向为abcda。由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力方向水平向左,导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向左,因此选项D正确。答案:D3.如图所示,螺线管CD的导

11、线绕法不明,当磁铁AB插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断正确的是()A.C端一定是N极B.D端一定是N极C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性解析:根据楞次定律的另一种表述“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁AB的下降,为了阻碍该原因,感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同,与螺线管的绕法无关。但因为磁铁AB的N、S极性不明,所以螺线管CD的两端极性也不能明确,所以选项A、B、D错,C对。答案:C4.(多选)绕有线

12、圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示。线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起。下列说法正确的是()A.若保持开关闭合,则铝环不断升高B.若保持开关闭合,则铝环停留在某一高度C.若保持开关闭合,则铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变解析:若保持开关闭合,磁通量不变,铝环中感应电流消失,所以已跳起到某一高度后的铝环将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律的推广含义可知,铝环同样向上跳起。答案:CD5.(多选)如图所示,水平放置的两平行轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在

13、磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是()A.向右匀加速运动B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动D.向左匀减速运动解析:设PQ向右运动,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右匀加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从NM的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,所以选项A错误。若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C正确。同理可判断选项B正确,D错误。答案:BC6.如图甲所示,两个闭合圆形金属线圈A、B的圆心重合

14、,放在同一水平面内,线圈A中通以如图乙所示的逆时针方向变化的电流。则在t1t2时间内,下列说法正确的是()A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈B有扩张趋势B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈B有收缩趋势C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈B有扩张趋势D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈B有收缩趋势解析:线圈A的电流产生磁场,根据安培定则,磁场的方向垂直于纸面向外,电流增大时,磁场增大,故B中感应电流的磁场垂直于纸面向里,电流的方向始终沿着顺时针方向。由于A、B中的电流的方向相反,它们之间的相互作用力是排斥力,所以B环有扩张的趋势,故选项A正确,B、C、D错误。答案:A7.图甲为指针在中央的灵敏

15、电流表G,连接在直流电路中时的偏转情况。今使它与一线圈串联进行电磁感应实验,则图乙中的条形磁铁的运动方向是;图丙中电流计的指针将向偏转;图丁中的条形磁铁上端为极。解析:题图乙中线圈中感应电流方向从上往下看为顺时针,感应电流的磁场方向向下,而磁铁在线圈处产生的磁场方向向上,由楞次定律知线圈将向下运动,同理可判断丙、丁两种情况。答案:向下右N8.如图所示,线圈与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈与电流计相连,线圈与线圈绕在同一个铁芯上,在下列情况下,电流计中是否有示数?(1)开关闭合瞬间;(2)开关闭合稳定后;(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片;(4)开关断开瞬间。解析:(1)开关闭合时

16、线圈中电流从无到有,故电流形成的磁场也从无到有,穿过线圈的磁通量也从无到有,故线圈中产生感应电流,电流计有示数。(2)开关闭合稳定后,线圈中电流稳定不变,电流形成的磁场不变,此时线圈中虽有磁通量但磁通量稳定不变,故线圈中无感应电流产生,电流计无示数。(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈的磁通量也发生变化,故线圈中有感应电流产生,电流计有示数。(4)开关断开瞬间,线圈中电流从有到无,电流形成的磁场也从有到无,穿过线圈的磁通量也从有到无,故线圈中有感应电流产生,电流计有示数。答案:(1)有(2)无(3)有(4)有9.重力为G的线圈系在一个弹簧测力计上,其下方有一通电导线,如图甲所示,导线所通过的电流如图乙所示,它们均在同一平面内,求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的大小关系。(1)在t1时刻。(2)在t2时刻。(3)在t3时刻。解析:(1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,由楞次定律知,弹簧测力计的示数小于G;(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变,线圈中不产生感应电流,由力的平衡知,弹簧测力计的示数等于G;(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少,线圈中产生感应电流,由楞次定律知,弹簧测力计的示数大于G。答案:(1)小于G(2)等于G(3)大于G- 8 -