高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试同步练习题

专题强化练3　楞次定律的推论及应用

一、选择题

1.()如图所示,一闭合小金属线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方,从上往下看,此过程中小线圈中感应电流的方向              (　　)

A.始终沿顺时针　　　

B.始终沿逆时针

C.先沿顺时针后沿逆时针　　　

D.先沿逆时针后沿顺时针

2.(2021湖北鄂州高二上期末,)如图所示,A为水平放置的塑料圆盘,在其侧面均匀分布着许多负电荷。在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个可伸缩的金属圆环B,使B的环面水平且与A的盘面平行,其轴线与塑料圆盘A的轴线OO'重合。现在,若正在绕轴线OO'沿箭头所示方向转动的A由于某种原因逐渐停了下来,则这一过程中金属环B的面积S和丝线受到的拉力F的变化情况是              (深度解析)

A.S增大,F增大　　　B.S增大,F减小

C.S减小,F减小　　　D.S减小,F增大

3.(2021上海格致中学高三下月考,)一半径为R的圆形区域内有匀强磁场,现有一边长也为R的正方形线框,以速度v匀速向右运动,某时刻C点恰好位于磁场区域的圆心处,如图所示,则该时刻线框所受安培力的方向为              (　　)

A.水平向左　　　B.竖直向上

C.沿CA方向　　　D.沿AC方向

4.(2020湖南常德高二上月考,)如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是              (　　)

A.同时向左运动,间距增大

B.同时向左运动,间距减小

C.同时向右运动,间距减小

D.同时向右运动,间距增大

5.()如图所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落。如果线圈受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为              (　　)

A.a1>a2>a3>a4　　　B.a1=a3>a2>a4

C.a1=a3>a4>a2　　　D.a4=a2>a3>a1

6.(2020湖南常德高二上月考,)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由静止释放,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T1和T2,重力加速度大小为g,则(深度解析)

A.T1>mg,T2>mg　　　B.T1<mg,T2<mg

C.T1>mg,T2<mg　　　D.T1<mg,T2>mg

7.(2021重庆西南大学附中高二上期末,)如图所示,当条形磁铁在线圈中心上方运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则              (　　)

A.磁铁向上运动

B.磁铁向左运动

C.线圈对桌面的压力大于自身重力

D.线圈对桌面的压力等于自身重力

8.(2021黑龙江省实验中学高三上月考,)(多选)如图为电磁冲击钻的原理示意图,若发现钻头M突然向右运动,则可能是              (　　)

A.开关S由断开到闭合的瞬间

B.开关S由闭合到断开的瞬间

C.保持开关S闭合,变阻器滑片P向左匀速滑动

D.保持开关S闭合,变阻器滑片P向左减速滑动

9.(2021北京东城高三上期末,)如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,某时刻使水平面上正对磁铁的铝球获得一个指向磁铁轴线的初速度,则              (　　)

A.铝球将做匀速直线运动

B.铝球将做减速直线运动

C.铝球将做加速直线运动

D.铝球将做曲线运动

10.(2021浙江新高考高三上模拟,)如图所示,光滑水平面内固定两根水平放置的长直平行导线M、N,两导线通以大小相等、方向如图的恒定电流,导线框和两导线在同一水平面内。开始时导线框靠近导线M放置,则下列说法正确的是              (　　)

A.仅稍增大导线M中的电流,导线框一定向左运动

B.仅稍增大导线N中的电流,导线框一定向右运动

C.仅稍减小导线M中的电流,导线框一定向左运动

D.仅稍减小导线N中的电流,导线框一定向左运动

11.(2021山东菏泽高三上期末改编,)如图甲所示,线圈ab中通有如图乙所示的电流,电流从a到b为正方向,在0~t0这段时间内,用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流,则              (　　)

A.从左向右看感应电流先逆时针后顺时针

B.铝环受到的安培力一直向左

C.铝环受到的安培力先向左后向右

D.铝环始终有收缩趋势

12.(2021江苏南通高二上质检,)如图所示,用弹性导线制成的大线圈A和小线圈B放置在绝缘水平面内,A、B相距很远。线圈A内部有一方形磁场区域,线圈B处于另一方形磁场区域中,磁场方向均竖直向下,若两方形磁场的磁感应强度均逐渐增大,下列说法正确的是              (　　)

A.线圈A、B都会收缩

B.线圈A、B都会扩张

C.线圈A大小不发生变化,B收缩

D.线圈A收缩,B大小不发生变化

13.(2021四川大学附中高三上期末,)如图所示,要使铜制线圈c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流且被螺线管排斥,则金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做的运动可能是              (　　)

A.向右的匀速运动　　　B.向左的加速运动

C.向右的减速运动　　　D.向右的加速运动

二、非选择题

14.(2020河南洛阳第一高级中学高二上月考,)如图所示,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如图(1)。今使它与一螺线管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。 

15.(2020福建莆田八中高二上月考,)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方,如图所示,在下列两种情况下,悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较:

(1)当滑动变阻器的滑片不动时,拉力　　　　。 

(2)当滑动变阻器的滑片向右移动时,拉力　　　　。(均填“变大”“不变”或“变小”) 

答案全解全析

专题强化练3　楞次定律的推论及应用

1.B　小线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方的过程中,磁通量先向上减小后向下增大;根据楞次定律的推论“增反减同”,可判断小线圈中感应电流的方向始终沿逆时针(从上往下看)。选项B正确,A、C、D错误。

2.A　侧面带负电的圆盘A逐渐停下来的过程中,形成顺时针(俯视)方向的环形电流,且环形电流逐渐减小,根据右手螺旋定则可知,通过金属环B的磁通量向下且减小,根据楞次定律的推论“增缩减扩”,可知金属环有扩张的趋势,且有向下的运动趋势,所以金属环面积增大,丝线的拉力增大,A正确,B、C、D错误。故选A。

方法技巧

电磁感应现象中,感应电流的“阻碍”现象之一为:回路面积有扩大或缩小的趋势。

3.C　根据楞次定律的推论“增反减同”可知,题图所示位置,正方向线框产生逆时针方向的感应电流;由左手定则可知,CD边受到的安培力水平向左,BC边受到的安培力竖直向上,由于边长相等,所以安培力大小也相等,该时刻线框所受安培力的方向为BC、CD边所受安培力的合力方向,沿CA向上,故C正确,A、B、D错误。故选C。

4.B　当磁铁靠近两环时,通过两环的磁通量变大,由楞次定律结合安培定则可得两环的感应电流方向沿逆时针(从右向左看);两环处于条形磁铁的磁场中,受到的安培力均向左。由于两环中的电流方向相同,所以两环相互吸引,间距减小,选项B正确。

5.B　在3位置线圈完全进入磁场区域,磁通量不变,不再有感应电流,线圈不受安培力,所以a1=a3。在2、4位置时,由于线圈进出磁场引起磁通量的变化,从而产生感应电流,安培力要阻碍线圈的相对运动,所以安培力方向均竖直向上;因为线圈在4位置时速度更大,安培力更大,所以a1=a3>a2>a4,选项B正确。

6.A　圆环从位置Ⅰ由静止开始向下运动到落到磁铁下方位置Ⅱ的过程中,穿过圆环的磁通量先增加再减小,根据楞次定律可知,圆环产生的感应电流的磁场先阻碍磁通量增加再阻碍其减小,磁铁先是排斥圆环,阻碍其磁通量增大,后是吸引圆环,阻碍其磁通量减小。故两种情况下,细线的拉力都大于mg,即T1>mg,T2>mg,选项A正确。

方法技巧

阻碍相对运动——“来拒去留”,如:磁铁靠近,是斥力;磁铁远离,是引力。

7.C　磁铁向上运动或磁铁向左运动时,穿过线圈的磁通量向下减少,根据楞次定律“增反减同”原则可知感应电流的磁场向下,再利用右手螺旋定则可知,感应电流与图示方向相反,A、B错误;线圈中的环形电流等效成一块小磁体,根据右手螺旋定则,上端为N极,与条形磁铁相互排斥,因此线圈对桌面的压力大于自身的重力,C正确,D错误。故选C。

8.ACD　开关S由断开到闭合的瞬间,穿过M的磁通量变大,为阻碍磁通量变大,钻头应向右运动,A正确;同理可知开关S由闭合到断开的瞬间,钻头向左运动,B错误;保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速或减速向左滑动,穿过M的磁通量均增大,为阻碍磁通量增大,钻头向右运动,C、D正确。故选A、C、D。

9.B　铝球是金属的,金属小球可看作由许多线圈构成,在向磁铁方向运动过程中,由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场,越靠近磁极磁场越强,穿过金属线圈的磁通量会发生改变,它们会产生感应电流,根据楞次定律的推论“来拒去留”,可知它们的速度会减小,由于磁场力与速度反向共线,所以铝球会做减速直线运动,故选B。

10.C　根据右手螺旋定则可知,仅稍增大导线M中的电流,通过导线框的磁通量向里增加,根据楞次定律推论可知导线框向右运动,A错误;仅稍增大导线N中的电流,通过导线框的磁通量向里减小,根据楞次定律可知导线框向左运动,B错误;同理,仅稍减小导线M中的电流,导线框向左运动,仅稍减小导线N中的电流,导线框向右运动,C正确,D错误。故选C。

11.C　由于电流从a到b为正方向,当电流从a流向b,由右手螺旋定则可知,线圈的磁场水平向右,由于电流逐渐减小,所以磁通量变小,根据楞次定律可得,铝环M中感应电流方向为顺时针(从左向右看),线圈与铝环相互吸引;当电流从b流向a,由右手螺旋定则可知,线圈的磁场水平向左,因电流增大,则磁通量变大,根据楞次定律可得,铝环M中感应电流方向为顺时针(从左向右看),线圈与铝环相互排斥,故铝环M中的电流方向一直为逆时针,铝环受到的安培力先向左后向右,A、B错误,C正确;穿过铝环的磁通量先减小后增大,根据楞次定律,感应电流产生的磁场阻碍其磁通量变化,而铝环收缩时,会导致穿过铝环的磁通量增大,扩张时,则导致穿过铝环的磁通量减小,因此铝环先有收缩的趋势,然后有扩张的趋势,D错误。故选C。

12.C　穿过两个线圈的磁通量都增大,线圈中都产生感应电流,但是线圈A所在处无磁场,不受磁场力,线圈A的大小不发生变化;根据增缩减扩规律可知线圈B收缩。故选C。

13.B　导体棒ab向右匀速运动时,ab中产生的感应电流不变,螺线管产生的磁场是稳定的,穿过c的磁通量不变,c中没有感应电流,线圈c不受安培力作用,不会被螺线管排斥,A错误。导体棒ab向右或向左加速运动时,ab中产生的感应电流增大,螺线管产生的磁场增强,穿过c的磁通量增大,相当于螺线管靠近线圈c,根据“来拒去留”规律,螺线管与线圈c相互排斥;导体棒向左加速运动时,导体棒中产生由b向a且逐渐增大的电流,螺线管左端相当于条形磁铁的N极,则穿过线圈的磁通量向左增加,根据楞次定律可知在线圈中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流,B正确。同理可判断出导体棒向右加速时,线圈c中电流沿逆时针方向(从左向右看),D错误。导体棒ab向右或向左做减速运动时,ab中产生的感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减小,相当于螺线管远离线圈c,根据“来拒去留”规律,螺线管与线圈c相互吸引,C错误。故选B。

14.答案　向下　右　N

解析　由题图(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的,螺线管上端为S极,根据楞次定律知,条形磁铁向下运动。图(3)中,当条形磁铁的N极向下插入时,根据楞次定律可知,螺线管上端为N极,则螺线管中感应电流方向由下到上,则指针向右偏。图(4)中指针向右偏,则螺线管中感应电流的方向从下到上,螺线管上端为N极;条形磁铁向上运动,则由楞次定律可知,磁铁下端为S极,上端为N极。

15.答案　(1)不变　(2)变小

解析　(1)滑动变阻器的滑片不移动时,电路中电流没有变化,则铅球中没有感应电流出现,拉力保持不变。

(2)当滑动变阻器的滑片向右移动时,电路中电流增大,磁场增强,穿过铅球的磁通量变大,由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥,则拉力变小。