高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律课后复习题

第二章 电磁感应

第1节 楞次定律

一、单选题

1．一足够长直导线固定在光滑水平面内，导线中通有如图所示的恒定电流，一硬质金属环在该平面内运动，初速度v0的方向与电流方向垂直、下列判断正确的是（　　）

A．金属环中感应电流的方向始终沿逆时针方向

B．金属环所受合力始终保持不变

C．金属环做匀速直线运动

D．金属环最终停止在该水平面上

【答案】D

【解析】

A．金属环向右运动时，穿过环的磁通量向里减小，由楞次定律可知，环中感应电流的方向始终沿顺时针方向，选项A错误；

B．金属环向右运动过程中磁场减弱，产生的感应电流减小，则所受安培力减小，即环所受合力减小，选项B错误；

CD．金属环受向左的安培力且逐渐减小，则金属环做变减速运动，最终停止在该水平面上，选项C错误，D正确。

故选D。

2．一条形磁铁从某一高度处由静止释放，竖直向下穿过导线圈，当磁铁的S端经过A，N端经过B时，下列关于线圈中感应电流的方向和所受安培力的说法中正确的是（　　）

A．感应电流方向相同，线圈所受安培力的方向相同

B．感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相反

C．感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相同

D．感应电流方向相同，线圈所受安培力的方向相反

【答案】C

【解析】

条形磁铁S端经过A位置时，磁铁靠近线圈，穿过线圈的磁通量向上且增加，根据楞次定律判断，线圈中感应电流产生的磁场方向向下，由安培定则判断可知，线圈中感应电流为顺时针方向（从上向下看），有感应电流的线圈等效为上S下N的条形磁铁，磁铁与线圈是相互排斥的，故线圈所受安培力的方向是向下的；条形磁铁N端经过B位置时，磁铁远离线圈，穿过闭合线圈的磁通量向上且减少，根据楞次定律判断，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则判断可知，线圈中感应电流为逆时针方向（从上向下看），有感应电流的线圈等效为上N下S的条形磁铁，磁铁与线圈是相互吸引的，线圈所受安培力的方向是向下的。综上所述，当磁铁的S端经过A，N端经过B时，感应电流方向相反，线圈所受安培力的方向相同。

故选C。

3．如图所示，导线AB可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是（　　）

A．AB向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大

B．AB向左减速运动时，电流表中有电流方向由a→b

C．AB向右加速运动时；电流表中有电流方向由b→a

D．AB向左匀速运动时，电流表中有电流方向由a→b

【答案】C

【解析】

A．AB向左匀加速运动时，左线圈中电流均匀增大，原线圈中磁场均匀增强，副线圈中磁通量均匀增大，产生恒定的感应电动势，则副线圈中产生大小不变的电流，所以电流表中电流不变，故A错误；

B．AB向左减速运动时，左线圈产生由A到B的减小的电流，其磁场在右线圈中竖直向上，右线圈中磁通量减小，由楞次定律知右线圈感应电流的磁场竖直向上，故电流表中有电流方向由b→a，故B错误；

C．AB向右加速运动时，左线圈产生由B到A的增大的电流，其磁场在右线圈中竖直向下，右线圈中磁通量增大，由楞次定律知右线圈感应电流的磁场竖直向上，故电流表中有电流方向由b→a，故C正确；
D．AB向左匀速运动时，左线圈中电流保持不变，右线圈中磁通量不变，无电流产生，故D错误。
故选C。

4．如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是（　　）

A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大

B．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量为零

C．在t1~t2时间内，金属圆环L内有逆时针方向的感应电流

D．在t1~t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势

【答案】D

【解析】

A．由B-t图知，时刻磁通量的变化率为零，则感应电流为零，L上的磁通量为零；故A错误；

B．在时刻，磁感应强度为零，但是磁通量的变化率最大，则感应电流最大，通过金属圆环的磁通量最大。B错误；

C．在时间内，磁通量的变化率不断变大，则线圈内的感应电流不断变大，根据楞次定律，在线圈中的电流方向f到c，根据右手螺旋定则，穿过圆环的磁通量向外增大，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流。故C错误；

D．在时间内，L内的磁场增加，由愣次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量的增加，故有收缩的趋势，故D正确。

故选D。

5．矩形导线框与长直导线放在同一水平面上，边与平行，导线中通入如图所示的电流，当中的电流减小时，下列说法正确的是（　　）

A．导线框中没有感应电流

B．导线框中有逆时针方向的感应电流

C．导线框所受的安培力的合力方向水平向左

D．导线框所受的安培力的合力为0

【答案】C

【解析】

AB．当中的电流减小时，线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向。AB错误；

CD．根据左手定则，线圈左边受力向左，右边受力向右，但是左边处于磁感应强度较大处，所以安培力较大，即合力向左。C正确，    D错误。

故选C。

6．如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）

A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥

B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

【答案】A

【解析】

将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，据推论“来拒去留”可知线圈与磁铁相互排斥，A正确。

故选A。

7．如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（　　）

A．ab棒不受安培力作用

B．ab棒a端的电势比b端低

C．ab棒中感应电流的方向由b到a

D．螺线管产生的磁场，A端为N极

【答案】C

【解析】

A．金属棒ab沿导轨向右运动时，所受安培力方向向左，以“阻碍”其运动，故A错误；

B．根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a，ab棒相当于电路中的电源，在电源内部，电流是从负极（低电势）流向正极（高电势），即a端电势更高，故B错误；

CD．流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，故C正确，D错误。

故选C。

8．磁悬浮高速列车在我国上海、青岛已投入正式运行。如图是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，且N极朝上，B是用超导材料制成的超导圆环。在超导圆环B进入磁场中，则（　　）

A．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流消失

B．B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流仍存在

C．B中感应电流的方向如图俯视为逆时针方向

D．B悬浮时感应电流产生的磁场方向与圆柱形磁铁A上端的磁场方向一致

【答案】B

【解析】

AB．在超导圆环B进入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，而因为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失，B中的电流也不会消失，选项A错误，B正确；

CD．根据楞次定律可知，圆柱形磁铁的N极朝上，放入线圈时，线圈中的磁通量向上增大，则感应电流的磁场应向下，B中感应电流方向从上向下俯视看应为顺时针，选项CD错误。

故选B。

9．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在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

A．向右加速运动 B．向左匀速运动

C．向右减速运动 D．向左减速运动

【答案】C

【解析】

ACD．当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，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N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，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，同理可判断PQ向左减速运动时，MN向左运动，故AD错误，C正确；

B．PQ匀速运动时，MN中无感应电流，MN不受安培力，则MN不会运动，故B错误；

故选C。

二、多选题

10．如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（　　）

A．FN先小于mg后大于mg

B．FN先大于mg后小于mg

C．运动趋势向左

D．运动趋势向右

【答案】BD

【解析】

AB．当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向（从上向下看）先逆时针再顺时针，则线圈先上方为N极下方为S极，后改为上方为S极下方为N极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸，则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg，A错误，B正确；

CD．在磁铁到达线圈中心前，线圈和磁铁之间是排斥力，在磁铁到达线圈中心后，线圈和磁铁之间是吸引力，根据受力的方向可得，线圈有向右的运动趋势，C错误，D正确。

故选BD。

11．如图，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，在通过B中的电流减弱的过程中（　　）

A．环A有扩张的趋势

B．环A有缩小的趋势

C．螺线管B有伸长的趋势

D．螺线管B有缩短的趋势

【答案】BC

【解析】

AB．当B中通过的电流逐渐变小时，电流产生的磁场逐渐变弱，故穿过A的磁通量变小，为阻碍磁通量变小，环A有收缩的趋势，故A错误，B正确；
CD．螺线管B电流变小，每匝线圈产生的磁场减弱，线圈间的引力变小，螺线管B有伸长的趋势，故C正确，D错误。

故选BC。

12．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是（　　）

A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的

B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的

C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的

D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的

【答案】AD

【解析】

由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确BC错误。

故选AD。

三、填空题

13．如图，铝环A用轻线静止悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若突然闭合电键S，则铝环A将________（填“向左”或“向右”或“不”）摆动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。

【答案】向左    收缩   

【解析】

[1][2]突然闭合电键S，电流变大，则穿过铝环A的磁通量变大，由来拒去留可知，铝环A与长直螺线管间存在排斥力，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，由增缩减扩可知，金属环A有收缩趋势。

14．某学习小组在“探究楞次定律”的实验中，记录如下表：

(1)请你补充完整表格，所要填写的内容写在对应的横线上：①___________；（选填“左”或“右”）；②___________；（选填“N”或“S”）

(2)根据实验现象，组长带领大家研究后认为：这个实验中，磁铁插入线圈中不动，让线圈上下运动也可以产生感应电流。你认为他们的结论是___________（选填“正确”或“不正确”）的。

【答案】左    N极朝下    正确   

【解析】

（1）[1] 当条形磁铁的N极向下插入线圈过程中，线圈中向下的磁场增强，则指针向左偏。当条形磁铁的S极向下抽出线圈中过程中，线圈中向上的磁场减弱，即改变了磁场的方向又改变了磁场的强弱，所以电流计的指针向左偏。

[2] 当条形磁铁的N极向下插入线圈过程中，线圈中向下的磁场增强，则指针向左偏。当条形磁铁的N极向下抽出线圈中过程中，线圈中向下的磁场减弱，即只改变了磁场的强弱没有改变磁场的方向，所以电流计的指针向右偏转。

（2）[3]通过分析上面的实验，得出磁铁插入线圈过程，线圈不动，实现了线圈的磁通量的变化，产生了感应电流，根据这个结论，磁铁插入线圈中不动，让线圈上下运动也可以改变线圈的磁通量的变化，同样也可以产生感应电流，所以他们的结论是正确的。

四、解答题

15．重为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的关系。

(1)在t1时刻；

(2)在t2时刻；

(3)在t3时刻。

【答案】(1)小于G；(2)等于G；(3)大于G

【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，由楞次定律知线圈有收缩的趋势，受到向上的安培力，故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，由楞次定律知线圈有扩张的趋势，受到向下的安培力，故弹簧测力计的示数大于G。

16．在图中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。

(1)当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？

(2)当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？

【答案】(1)左向右；(2)右向左

【解析】

(1)由于在电源外部电流从正极流向负极，则根据右手定则可知线圈M产生的磁场如下图所示，且开关闭合瞬间M产生的磁场在增大，则根据楞次定律可知，开关闭合瞬间线圈P的感应电流流经电表的方向为从左向右。

 (2)由于在电源外部电流从正极流向负极，则根据右手定则可知线圈M产生的磁场如下图所示，且开关断开瞬间M产生的磁场在减小，则根据楞次定律可知，开关断开瞬间线圈P的感应电流流经电表的方向为从右向左。

17．如图甲，单匝线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直纸面向外。若已知线圈的面积S=0.1m2，磁场的磁感应强度B=1.5×102T。求：

(1)穿过该线圈的磁通量Φ；

(2)写出两种使该线圈中产生感应电流的方法；

(3)如图乙，判断线圈从位置1水平移到位置2的过程中磁通量如何变化，并在线圈上画出感应电流方向。

【答案】(1)15Wb；(2)①逐渐增大磁场的磁感应强度，②使线圈以竖直向下的直径为轴转动；(3)

【解析】

(1)穿过该线圈的磁通量

=BS=1.5×102×0.1Wb=15Wb

(2)两种使线圈产生感应电流的方法：①逐渐增大磁场的磁感应强度；②使线圈以竖直向下的直径为轴转动

(3)线圈从位置1水平移到位置2的过程中磁通量逐渐减小，线圈上的感应电流方向如图所示