2023版高考物理专题73楞次定律及其推论的应用练习含解析

专题73　楞次定律及其推论的应用

1．理解“谁”阻碍“谁”及阻碍方式，理解“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”．会用“四步法”判断感应电流的方向.2.楞次定律推论：(1)阻碍相对运动．(2)使回路面积有扩大或缩小的趋势．(3)阻碍原电流的变化．

1．在地球北极和南极附近的水平地面上各平放一弹性金属线圈，只考虑地磁场的作用，在线圈收缩过程中，从上向下俯视线圈，以下说法正确的是(　　)

A．两个线圈中均有顺时针方向的感应电流

B．两个线圈中均有逆时针方向的感应电流

C．北极附近线圈中有顺时针方向的感应电流，南极附近线圈中有逆时针方向的感应电流

D．北极附近线圈中有逆时针方向的感应电流，南极附近线圈中有顺时针方向的感应电流

答案　C

解析　地磁场的S极在地理的北极附近，N极在地理的南极附近，由楞次定律知，北极附近线圈中有顺时针方向的感应电流，南极附近线圈中有逆时针方向的感应电流，选项C正确．

2.(2020·河南顶级名校摸底)如图1所示，绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在电子秤上，某同学将一条形磁铁竖直向下先加速后减速插入圆筒．插入磁铁过程，电子秤的示数(　　)

图1

A．比插入磁铁前电子秤的示数大

B．比插入磁铁前电子秤的示数小

C．加速插入时比插入磁铁前电子秤的示数大，减速插入时比插入磁铁前电子秤的示数小

D．加速插入时比插入磁铁前电子秤的示数小，减速插入时比插入磁铁前电子秤的示数大

答案　A

解析　不论磁铁的哪一极向下插入圆筒，穿过线圈的磁通量均增加，根据楞次定律可知，线圈都将阻碍磁铁相对于线圈的运动，所以线圈受到向下的磁场力的作用，则圆筒对下面的电子秤的压力增大，电子秤示数增大，与磁铁插入圆筒时加速或减速无关，A正确，B、C、D错误．

3．(多选)(2020·山东烟台市重点中学监测)近年来，手机无线充电功能的广泛应用为人们提供了很大便利．如图2甲所示为充电原理示意图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈产生感应电流，当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正)，下列说法正确的是(　　)

图2

A．感应线圈中产生的是恒定电流

B．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流的方向相反

C．t3时刻，感应线圈中电流的瞬时值为0

D．t1～t3时间内，c点电势高于d点电势

答案　CD

解析　由于充电板接交流电源，对充电板供电，使充电板内励磁线圈产生交变磁场，故手机内的感应线圈中产生的是交变电流，感应电流产生的磁场总是阻碍励磁线圈中电流产生的磁场的变化，由楞次定律知两电流方向不总是相反的，选项A、B均错误；由题图乙可得，在t3时刻，充电板内的励磁线圈中通过的电流最大，电流随时间的变化率为零，则感应线圈中感应电流的瞬时值为0，选项C正确；t1～t3时间内，励磁线圈的电流正向减小到零后再反向增大，由楞次定律可知手机感应线圈内产生的磁场方向一直竖直向上，电流从d点流向c点(内电路电流从电源负极流向正极)，故c点电势高于d点电势，选项D正确．

4．(2020·山东临沂市调研)如图3甲所示，绕在铁棒上的线圈ab中通有按如图乙所示规律变化的电流，以电流方向从a到b为正，在0～t0时间内，用丝线悬挂的铝环M始终静止不动，则(　　)

图3

A．铝环M中有方向变化的感应电流

B．铝环M中感应电流先减小后增大

C．铝环M中受到的摩擦力一直向右

D．铝环M中感应电流的大小保持不变

答案　D

解析　根据题意可知，当电流从a流向b时，由右手螺旋定则可知，穿过铝环M的磁场方向水平向右，由于ab中电流均匀减小，所以穿过M的磁通量均匀变小，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可得，铝环M中的感应电流方向为顺时针方向(从左向右看)，且大小不变；后半段时间电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环M的磁场方向水平向左，ba中电流增大，则穿过M的磁通量变大，根据楞次定律可知，铝环M中的感应电流方向为顺时针方向(从左向右看)，故铝环M中感应电流大小、方向均不变，A、B错误，D正确；铝环M中感应电流的大小、方向均保持不变，但线圈ab中产生磁场的方向变化，所以铝环M受到的摩擦力方向也变化，C错误．

5．(多选)如图4所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，圆形区域的左侧有一半径为r的金属线圈，R>r.现让金属线圈沿两圆心的连线方向以大小为v的速度向右匀速运动，在线圈从左侧进入磁场区域开始到从右侧完全离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是(　　)

图4

A．线圈中一直有顺时针方向的电流

B．进入磁场时线圈中有逆时针方向的电流

C．线圈中有电流的时间为

D．线圈中有电流的时间为

答案　BD

解析　线圈进入磁场的过程中，由楞次定律知，线圈中有逆时针方向的电流，由于线圈的半径小于磁场区域的半径，故从线圈完全进入磁场到刚要穿出磁场的过程，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流，线圈穿出磁场的过程，由楞次定律知，线圈中有顺时针方向的电流，选项A错误，B正确；线圈中有电流的时间t＝，选项C错误，D正确．

6.(多选)(2020·河南郑州市一测)如图5所示，范围足够大的空间内存在一个磁场，磁感线呈辐状分布，其中磁感线O竖直向上，磁场中竖直固定一个轻质弹簧．在距离弹簧某一高度处，将一个金属圆盘由静止释放，圆盘下落的过程中盘面始终保持水平，且圆盘的中轴线始终与弹簧的轴线、磁感线O重合．从圆盘开始下落到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确的是(　　)

图5

A．圆盘内的磁通量逐渐增大

B．从上往下看，在圆盘内会产生顺时针方向的涡流

C．在接触弹簧之前，圆盘做自由落体运动

D．圆盘的重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

答案　AB

解析　圆盘下落过程中，穿过圆盘的磁感线条数增多，圆盘内的磁通量逐渐增大，A正确；根据楞次定律，圆盘内产生的感应电流会阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁场的方向向下，从上往下看感应涡电流沿顺时针方向，B正确；圆盘受到安培力会产生竖直向上的分力，圆盘运动的加速度小于重力加速度，C错误；圆盘重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量、产生的电能(电热)和圆盘的动能之和，D错误．