2021-2022版高中物理-第四章-电磁感应-3-楞次定律课时练习新人教版选修3-2.doc

2021-2022版高中物理 第四章 电磁感应 3 楞次定律课时练习新人教版选修3-22021-2022版高中物理 第四章 电磁感应 3 楞次定律课时练习新人教版选修3-2年级：姓名：- 12 -楞次定律 (25分钟60分) 一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于感应电流,下列说法正确的是()A.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反D.当导体切割磁感线运动时,必须用安培定则确定感应电流的方向【解题指南】解答本题要注意以下三点:(1)楞次定律的实质是确定了感应电流的磁场是要阻碍原磁通量的变化。(2)若原磁通量增大则感应电流的磁场与原磁通量反向;若原磁通量减小则感应电流的磁场与原磁通量同向。(3)磁场与电流的关系用安培定则来确定。【解析】选C。由楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,A错误;感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化,不是阻碍原磁场,B错误;由楞次定律知,如果是因磁通量的减少而引起的感应电流,则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,阻碍磁通量的减少;如果是因磁通量的增加而引起的感应电流,则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加,C正确;导体切割磁感线运动时,应直接用右手定则确定感应电流的方向;若闭合回路磁通量变化,由楞次定律确定感应电流的磁场方向,然后用安培定则确定感应电流的方向,D错误。2.如图所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,螺线管正下方水平桌面上有一导体圆环。导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按选项中哪一种图线随时间变化时,导体圆环对桌面的压力将小于环的重力()【解析】选D。若abcd区域内的磁场均匀变化,则会产生恒定的电流,螺线管中电流不变,其产生的磁场也不变,则导体圆环中不产生感应电流,导体圆环对桌面的压力等于重力,故A、B错误;要使导体圆环对桌面的压力小于重力,则螺线管对导体圆环要有引力,由楞次定律可知穿过导体圆环的磁通量应该变小,故螺线管中的电流变小,因此abcd区域的磁通量变化率应该越来越小,故C错误,D正确。故选D。【加固训练】 如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈,并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中,说法正确的是() A.线圈给磁铁的磁场力始终向上B.线圈给磁铁的磁场力先向上再向下C.线圈给磁铁的磁场力始终向下D.线圈给磁铁的磁场力先向下再向上【解析】选A。根据楞次定律的“来拒去留”,则当磁铁在向下运动的过程中,线圈产生感应电流,形成感应磁场,从而阻碍磁铁的向下运动,则线圈给它的磁场力始终向上,故A正确,B、C、D错误。3.如图所示,两个线圈的绕向相同,其中右侧线圈与电流表构成闭合回路,要使得右侧线圈中产生的感应电流由c到d流过电流表,且电流表示数恒定,则左侧线圈中的电流随时间变化的图象可能是(规定左侧线圈中从a到b的电流方向为正方向)()【解析】选A。当右侧线圈中产生的感应电流由c到d流过电流表时,感应电流的磁场方向向右;根据楞次定律可知,穿过线圈的磁通量若方向向右,则正在减小,若穿过线圈的磁通量的方向向左,则正在增大;根据安培定则可知,此时左侧线圈中的电流随时间变化是从a到b正在增大,或电流的方向从b到a,正在减小。故A正确,B、C、D错误。【总结提升】反向应用楞次定律的技巧有部分题目是知道感应电流的方向,而去确定磁场是如何变化的,这是反向应用楞次定律,应注意以下三点:(1)各个物理量之间的关系依然为楞次定律的关系。(2)各个物理量确定的先后关系有所变化。(3)物理量确定的难度比一般楞次定律的难度稍微大点。4.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时(未插入线圈内部)()A.线圈中感应电流的方向与图中箭头的方向相同,磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头的方向相反,磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头的方向相反,磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头的方向相同,磁铁与线圈相互排斥【解析】选D。当磁铁N极朝下,向下运动时,穿过线圈的磁通量向下,且增大,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,方向向上,则线圈中的电流方向与箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥。故A、B、C错误,D正确。【加固训练】如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是()A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离【解析】选C。方法一:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路产生逆时针方向电流;ab边电流方向向下,所受安培力向右,cd边电流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向运动,C项正确。方法二:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近,C项正确。5如图所示,纸面内沿x轴和y轴放有通电的长直导线,两导线中电流大小与变化完全相同。四个闭合圆形线圈在四个象限中对称放置。当x轴的导线中电流方向沿x轴正方向,y轴的导线中电流方向沿y轴正方向,两电流同时增大时,a、b、c、d四个相同的圆形线圈中的感应电流情况为()A.a线圈中有顺时针方向的感应电流B.b线圈中有逆时针方向的感应电流C.c线圈中有顺时针方向的感应电流D.d线圈中有逆时针方向的感应电流【解析】选D。由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向。由矢量合成可知,穿过a、c的磁通量为零,当电流变化时不可能产生感应电流,故A、C错误;b线圈中有向外的磁通量,根据楞次定律,当导线中电流增加时会产生顺时针方向的感应电流,选项B错误;d线圈中有向里的磁通量,根据楞次定律,当导线中电流增加时会产生逆时针方向的感应电流,选项D正确。【加固训练】如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,分析各图中感应电流的方向,在导体中由ab的是()【解析】选A。以上四图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景,应用右手定则判断可得:A中电流由ab,B中电流由ba,C中电流沿acba方向,D中电流由ba。6.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同,已知铜的电阻率较小,则合上开关S的瞬间()A.两个金属环都向左运动B.两个金属环都向右运动C.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力D.从左侧向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向【解析】选D。若环放在线圈两边,根据“来拒去留”可得,合上开关S的瞬间,环要阻碍磁通量增大,则环将向两边运动,故A错误,B错误;由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大;故铜环受到的安培力要大于铝环,故C错误;线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的瞬间,磁场变强,则由楞次定律可知,电流由左侧向右看为顺时针,故D正确。二、非选择题(本题共2小题,共24分)7.(10分)如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材。(1)在图中用笔画线代替导线把它们连成实验电路。(2)有哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A.闭合开关 B.断开开关C.保持开关一直闭合 D.将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左偏转,则当线圈A向上拔出的过程中,灵敏电流计的指针向_(选填“左”或“右”)偏转。【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路,电源、开关、小线圈A、滑动变阻器组成闭合回路,电路图如图所示。(2)将开关闭合或断开,导致穿过线圈的磁通量变化,产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,A、B正确;保持开关一直闭合,则穿过线圈B的磁通量不变,没有感应电流产生,灵敏电流计指针不偏转,C错误;将线圈A插入(或拔出)线圈B时,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,D正确。(3)在开关闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增大,灵敏电流计的指针向左偏转,则当线圈A向上拔出的过程中,穿过线圈B的磁通量减小,灵敏电流计的指针向右偏转。答案:(1)见解析图(2)A、B、D (3)右8.(14分)如图所示,当把滑动变阻器的滑片P从右向左滑动时,在线圈A中感应电流的方向是从_端流进电流表,从_端流出;在线圈B中感应电流的方向是从_端流进电流表,从_端流出。【解析】当滑片P从右向左滑动时,电路中的电阻变大,电流减小,由右手螺旋定则可知,铁芯中向左的磁感应强度减小。由楞次定律可知,线圈A、B中感应电流的磁场方向向左。再由右手螺旋定则可知,在线圈A中感应电流的方向是从a端流进电流表,从b端流出;在线圈B中感应电流的方向是从d端流进电流表,从c端流出。答案:abdc(15分钟40分) 9.(6分)(多选)如图所示,在北京某地有一间房子坐北朝南,门口朝向正南,门扇四周是铝合金边框,中间是绝缘体玻璃,则下列说法正确的是()A.房子所在位置地磁场的磁感线由南指向北,与水平面平行B.无论开门还是关门的过程中,穿过门扇的磁通量是变化的C.某人站在室内面向正南推开门过程,对这个人来说,铝合金边框中的感应电流方向为逆时针D.某人站在室内面向正南关上门过程,对这个人来说,铝合金边框中的感应电流方向为逆时针【解析】选B、C。北京位于北半球,北京地区的磁场方向具有水平向北的分量与竖直向下的分量两部分,故A错误;地磁场有由南向北的分量,门闭合时磁通量的方向向北;当朝南的门向外推开后,平面与磁场平行时,没有磁感线穿过线框平面,穿过环面的磁通量为0。开门还是关门的过程中,穿过门扇的磁通量是变化的。故B正确;根据楞次定律,穿过窗框的磁通量减小时,站在室内面向正南的人判断,产生的感应电流的方向为逆时针。故D错误,C正确。【加固训练】如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁,从离地面高h处,由静止开始下落,最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直方向,并从圆环中心穿过圆环,而不与圆环接触。若不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法中正确的是()A.在磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看圆环)B.磁铁在整个下落过程中,所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下C.磁铁在整个下落过程中,它的机械能不变D.磁铁落地时的速率一定等于【解析】选A。由图示可知,在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,故A正确;由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁铁和圆环的相对运动,在磁铁靠近圆环的过程中为阻碍磁铁的靠近,圆环对磁铁的作用力竖直向上,在磁铁穿过圆环远离圆环的过程中,为阻碍磁铁的远离,圆环对磁铁的作用力竖直向上,则在整个过程中,圆环对磁铁的作用力始终竖直向上,故B错误;在磁铁下落过程中,圆环中产生感应电流,圆环中有电能产生,磁铁在整个下落过程中,磁铁的机械能转化为电能,由能量守恒定律可知,磁铁的机械能减少,故C错误;磁铁做自由落体运动时,v2=2gh,磁铁落地时的速度v=,由于磁铁下落时能量有损失,磁铁落地速度小于,故D错误;故选A。10.(6分)(多选)如图所示,两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上,A、B可以左右摆动,则()A.在S闭合的瞬间,A、B必相斥B.在S闭合的瞬间,A、B必相吸C.在S断开的瞬间,A、B必相斥D.在S断开的瞬间,A、B必相吸【解题指南】本题考查了楞次定律的应用,同时要掌握:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。也可以使用楞次定律的规范化的步骤解答,比较麻烦。【解析】选B、D。在S闭合瞬间,穿过两个线圈的磁通量变化相同,线圈中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,A错误,B正确;在S断开瞬间,穿过两个线圈的磁通量变化相同,线圈中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,C错误,D正确。故选B、D。【加固训练】如图所示，是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置,在电梯折厢上安装永久磁铁,并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确的是()A.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中的电流方向相反C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈B在阻碍电梯下落【解析】选B。若电梯突然坠落,将线圈闭合时,线圈内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,但不能阻止磁铁的运动,故A错误;当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知A与B中感应电流方向相反,故B正确;结合A的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故C错误,D错误。11.(6分)(多选)如图所示,水平放置的两条光滑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】选B、C。MN在磁场力作用下向右运动,说明MN受到的磁场力向右,由左手定则可知电流由M指向N,由楞次定律可知,线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小,或向下增加;再由右手螺旋定则与楞次定律可知,PQ可能是向左加速运动或向右减速运动,故选B、C。12 (22分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图所示,从ab进入磁场时开始计时。(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象。(2)判断线框中有无感应电流。若有,请判断出感应电流的方向;若无,请说明理由。【解题指南】(1)磁通量随时间变化可用=BS计算分析,注意分阶段的S变化。(2)感应电流的方向用右手定则或楞次定律进行判断。【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。(1)线框进入磁场阶段:t为0,线框进入磁场中的面积与时间成正比,S=lvt,最后为=BS=Bl2。线框在磁场中运动阶段:t为,线框磁通量为=Bl2,保持不变。线框离开磁场阶段:t为,线框磁通量线性减小,最后为零。磁通量随时间变化的图象如图所示:(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向为逆时针方向。线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生。线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减少,线框中将产生感应电流。由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向。答案:(1)见解析(2)线框进入磁场阶段,感应电流方向为逆时针方向;线框在磁场中运动阶段,无感应电流;线框离开磁场阶段,感应电流方向为顺时针方向