高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律精练

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册

 2.1楞次定律 课时检测（解析版）

一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)

1.如图,两同心圆环A、B置于同一水平面上,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环。当B绕环心转动时,导体环A产生顺时针电流且具有扩展趋势,则B的转动情况是              (　　)

A.顺时针加速转动　　　　　 B.顺时针减速转动

C.逆时针加速转动    D.逆时针减速转动

【解析】选A。由题图可知,A中感应电流为顺时针方向,由楞次定律可知,感应电流的内部磁场向里,由右手螺旋定则可知,引起感应电流的磁场可能为:向外增大或向里减小;若原磁场向外,则B中电流应为逆时针,由于B带负电,故B应顺时针转动且转速增大;若原磁场向里,则B中电流应为顺时针,则B应逆时针转动且转速减小;又因为导体环A具有扩展趋势,则B中电流应与A方向相反,即B应顺时针转动且转速增大,A正确。

2.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法中正确的是              (　　)

A.总是顺时针

B.总是逆时针

C.先顺时针后逆时针

D.先逆时针后顺时针

【解析】选C。由题图可知,在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,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顺时针方向,后沿逆时针方向,故C正确。

3.如图所示,磁场中有一导线MN与U形光滑的金属框组成闭合电路,当导线向右运动时,下列说法正确的是              (　　)

A.电路中有顺时针方向的电流

B.电路中有逆时针方向的电流

C.导线的N端相当于电源的正极

D.电路中无电流产生

【解析】选B。根据右手定则,由题意可知,当导线向右运动时,产生的感应电流方向由N端经过导线到M端,因此有逆时针方向的感应电流,故A错误,B正确;由上分析可知,电源内部的电流方向由负极到正极,因此N端相当于电源的负极,故C错误;根据感应电流产生的条件可知,电路会产生感应电流,故D错误。所以B正确,A、C、D错误。

4.如图所示,当条形磁铁在闭合铝环一侧沿铝环中轴线靠向铝环运动时,铝环受磁场力而运动的情况是              (　　)

A.无法判定

B.向左摆动

C.静止不动

D.向右摆动

【解析】选D。当磁铁向铝环运动时,铝环中的磁通量将增大,根据楞次定律可知,铝环为了阻碍磁通量的变化将向右摆动,故D正确,A、B、C错误。

5.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中感应电流的方向分别为              (　　)

A.逆时针方向　逆时针方向

B.逆时针方向　顺时针方向

C.顺时针方向　顺时针方向

D.顺时针方向　逆时针方向

【解析】选B。线圈第一次经过位置Ⅰ时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向向左,根据安培定则,顺着磁场看去,感应电流的方向为逆时针方向。当线圈第一次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量减小,可判断出感应电流为顺时针方向,故选项B正确。

6.如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中竖直线向下移动(不到达该平面),a、b的移动情况可能是              (　　)

A.a、b将相互远离

B.a、b将相互靠近

C.a、b将不动

D.无法判断

【解析】选A。根据Φ=BS,条形磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势。由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离。A正确。

【补偿训练】

如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则(　　)

A.FT1>mg,FT2>mg

B.FT1<mg,FT2<mg

C.FT1>mg,FT2<mg

D.FT1<mg,FT2>mg

【解析】选A。当圆环经过磁铁上端时,磁通量增加,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT1>mg。当圆环经过磁铁下端时,磁通量减少,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT2>mg,所以只有A正确。

二、非选择题(本题共2小题,共24分)

7.(12分)在“探究电磁感应的产生条件”实验中,实物连线后如图1所示。感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示。

(1)接通电源,闭合开关,G表指针会有大的偏转,几秒后G表指针停在中间不动。将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时,G表指针____________(选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”);迅速抽出铁芯时,G表指针____________(选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)。 

(2)断开开关和电源,将铁芯重新插入内线圈中,把直流输出改为交流输出,其他均不变。接通电源,闭合开关,G表指针____________(选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)。 

(3)仅用一根导线,如何判断G表内部线圈是否断了? __________________。 

【解析】(1)滑动变阻器触头向右滑动时,接入电路的电阻减小,电流增大,内线圈的磁通量方向向下,且大小增大,根据楞次定律可判断外线圈内的感应电流从A接线柱流入,故G表指针向左偏。抽出铁芯时,磁通量减小,G表指针向右偏。(2)把直流输出改为交流输出后,外线圈中的电流方向不断发生变化,故G表指针不停振动。(3)若G表未损坏,短接G表,并摇晃G表,由于电磁阻尼作用,指针的偏转幅度要比不短接G表摇晃时的幅度小;若G表内部线圈断了,短接时回路不闭合,无上述现象。

答案:(1)左偏　右偏　(2)不停振动

(3)短接G表前后各摇动G表一次,比较指针偏转,有明显变化,则线圈未断;反之则断了

8.(12分)如图所示,在图(1)中,G为指针在中央的灵敏电流计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(2)中的条形磁铁的运动方向是________;图(3)中电流计的指针将向________偏转;图(4)中的条形磁铁上端为________极。 

【解析】由图(1)可知,当电流从电流计的左接线柱流入时,指针向左偏。图(2)中指针向左偏,可知感应电流的方向在螺线管中是由上到下,根据楞次定律知,条形磁铁S极向下插入。图(3)当条形磁铁N极向下插入时,根据楞次定律,可知螺线管中感应电流方向由下到上,则指针向右偏;图(4)中可知指针向右偏,则线圈中感应电流的方向从下到上,由楞次定律可知,条形磁铁S极向上拔出,上端为N极。

答案:向下　右　N

9.(7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必相吸

B.在S闭合的瞬间,A、B必相斥

C.在S断开的瞬间,A、B必相吸

D.在S断开的瞬间,A、B必相斥

【解析】选A、C。在S闭合瞬间,穿过两个铝环的磁通量变化相同,铝环中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,A正确,B错误;在S断开瞬间,穿过两个铝环的磁通量变化相同,铝环中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B相吸,C正确,D错误。

10.(7分)(多选)如图所示,当磁铁运动时,电路中会产生由A经R到B的电流,则磁铁的运动可能是              (　　)

A.向下运动　　　　　

B.向上运动

C.向左平移　　 

D.以上都不可能

【解析】选B、C。由安培定则知感应电流在线圈中产生磁场与磁铁磁场方向相同,由楞次定律知,原磁场减小,选项中B、C会引起上述变化,故选项B、C正确,其余错误。

11.(7分)(多选)如图,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上,M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑片,开关S处于闭合状态,N与电阻R相连。下列说法正确的是              (　　)

A.当P向右移动时,通过R的电流方向为由b到a

B.当P向右移动时,通过R的电流方向为由a到b

C.断开S的瞬间,通过R的电流方向为由b到a

D.断开S的瞬间,通过R的电流方向为由a到b

【解析】选A、D。P向右移动,导致电流增大,根据右手定则可知,线圈M左端是N极,右端是S极。穿过线圈N的磁通量变大,则由楞次定律可得:感应电流方向由b流向a,故A正确,B错误;当断开S的瞬间,导致电流减小,根据右手定则可知,线圈M左端是N极,右端是S极。穿过线圈N的磁通量变小,则由楞次定律可得:感应电流方向由a流向b,故C错误,D正确;故选A、D。

【补偿训练】

　　(多选)如图所示装置中,闭合铜环A静止悬挂在通电螺线管的M端,螺线管的轴线垂直于环面并正对环心。要使铜环向螺线管靠近,下列各操作中可以实现的是              (　　)

A.开关S由断开到接通的瞬间

B.开关S由接通到断开的瞬间

C.将滑片P向C滑动的过程中

D.将滑片P向D滑动的过程中

【解析】选B、C。由楞次定律可知,只有电路中电流减小时铜环才能向螺线管靠近,则开关断开瞬间和将滑片向C滑动过程可以减小线圈中的电流,从而使A向右靠近。故B、C正确,A、D错误。故选B、C。

12.(19分)某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后,自己制作了一个手动手电筒。如图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈也来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a、b两点关于O点对称。

(1)试分析其工作原理。

(2)灯泡中的电流方向是否变化。

【解析】(1)线圈处于两条形磁铁之间,当线圈运动,则导致穿过线圈的磁通量发生变化,从而出现感应电流,与灯泡形成闭合回路,则电流流过灯泡,灯泡就会发光;(2)线圈沿不同方向经过b点时,由于运动方向不同,导致磁通量变化不同,所以产生的感应电流方向相反,即电流的方向会发生变化。

答案:(1)见解析　(2)变化