高中物理沪科版（2020）选修第二册第一节 楞次定律课时练习

2023届新高考二轮复习 电磁感应专题

第1讲 楞次定律 练习（含解析）

一、选择题(本题共15小题，1～10题为单选，11～15题为多选)

1．有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是(地磁场很弱，可以忽略)(　B　)

A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流

B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生

C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有感应电流产生

D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流

[解析]　本题考查电磁感应现象。根据题述可知，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，线圈中磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动的过程中线圈中没有感应电流产生，选项B正确，A、C、D错误。

2．如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是(　C　)

A．线圈中产生顺时针方向的感应电流

B．线圈中产生逆时针方向的感应电流

C．线圈中不会产生感应电流

D．线圈面积有缩小的倾向

[解析]　由于线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零。当磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量仍然为零，则线圈中不会产生感应电流，故只有C正确。

3．如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是(　A　)

A．有顺时针方向的感应电流

B．有逆时针方向的感应电流

C．先逆时针后顺时针方向的感应电流

D．无感应电流

[解析]　穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分，总磁通量是向上的。当线圈突然缩小时总磁通量向上增加，原因是磁体外向下穿线圈的磁通量减少。故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向。

4．(2020·云南昆明诊断)两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与l1重合，AD边与l2重合，所有导线间彼此绝缘，下列说法正确的是(　D　)

A．若导线框向右平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流

B．若导线框向上平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流

C．若导线框沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流

D．若导线框向右平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右

[解析]　本题考查楞次定律、安培力。根据题意和通电直导线周围磁场的特点可知，初始时刻，线框中磁通量为零。若导线框向右平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向外，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生顺时针方向的感应电流，选项A错误；若导线框向上平移，导线框中合磁场方向为垂直纸面向里，导线框内磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内产生逆时针方向的感应电流，选项B错误；若导线框沿AC方向平移，导线框中磁通量一直为零，导线框内不产生感应电流，选项C错误；若导线框向右平移，导线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD边处产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，l1对CD边的安培力方向水平向右，选项D正确。

5．一个简易的电磁弹射玩具如图所示。线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹。现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径)，刚开始时电容器处于无电状态，则下列说法正确的是(　D　)

A．要将硬币射出，可直接将开关拨向2

B．当开关拨向1时，有短暂电流出现，且电容器上极板带负电

C．当开关由1拨向2瞬间，铁芯中的磁通量减小

D．当开关由1拨向2瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场

[解析]　本题考查电容器的充、放电及楞次定律在运动问题中的应用。直接将开关拨向2，电容器不会放电，线圈中不产生感应电流，不能将硬币射出，选项A错误；当开关拨向1时，电容器充电，有短暂电流出现，且电容器上极板带正电，选项B错误；当开关由1拨向2瞬间，电容器通过线圈放电，由安培定则可知，铁芯中的磁场方向向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，在硬币中会产生向上的感应磁场，选项C错误，D正确。

6．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且与线圈相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向(　B　)

A．向左　　　　　　　　 B．向右

C．垂直纸面向外　 D．垂直纸面向里

[解析]　解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。解法二：由对楞次定律中“阻碍”的理解可知，当MN中电流突然减小而导致线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小时，线圈abcd一定会有向右运动的趋势以“阻碍”其磁通量的减小，所以其所受安培力的合力方向向右，B正确。

7．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在如图顺时针(从左向右看)方向均匀增大的电流，则(　D　)

A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大

C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化

[解析]　无金属片通过时，接收线圈中向右的磁通量增大，产生逆时针方向电流，且电流大小恒定，故A、B错误；有金属片通过时，金属片和接收线圈中产生同向的感应电流，将空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C错误，D正确。

8．(2021·天津月考)如图所示，表面粗糙的U形金属线框水平固定，其上横放一根阻值为R的金属棒ab，金属棒与线框接触良好，一通电螺线管竖直放置在线框与金属棒组成的回路中，下列说法正确的是(　C　)

A．当变阻器滑片P向上滑动时，螺线管内部的磁通量增大

B．当变阻器滑片P向下滑动时，金属棒所受摩擦力方向向右

C．当变阻器滑片P向上滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b

D．当变阻器滑片P向下滑动时，流过金属棒的电流方向由a到b

[解析]　根据安培定则可知螺线管下端为 N极，而穿过回路的磁通量分为两部分，一部分为螺线管内部磁场，方向竖直向下，一部分为螺线管外部磁场，方向竖直向上，而总的磁通量方向为竖直向下。当变阻器滑片P向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，螺线管中电流减小，产生的磁场变弱，即穿过回路的磁通量向下减小，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由a到b，A错误，C正确；当变阻器滑片P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，螺线管中电流增大，产生的磁场变强，即穿过回路的磁通量向下增大，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由b到a，而金属棒所处磁场方向竖直向上，由左手定则可知，金属棒所受安培力方向向右，故金属棒所受摩擦力方向向左，B、D错误。

9．(2020·北京房山区期末)如图甲所示，开关S接通后又迅速断开，电流计指针由中央位置向右偏后再回到中央，当把一个螺线管和这个电流计按如图乙所示串联起来后，将一个条形磁铁插入或拔出螺线管时，螺线管中会产生感应电流。经观察发现，电流计指针由中央位置向左偏，这说明(　C　)

A．图乙中的感应电流是从电流计的“＋”接线柱流入的

B．图乙中螺线管内感应电流产生的磁场方向向上

C．如果磁铁的下端是N极，则磁铁正在远离螺线管

D．如果磁铁的下端是S极，则磁铁正在远离螺线管

[解析]　本题主要考查楞次定律。由题图甲可知，当电流从“＋”接线柱流入从“－”接线柱流出时，电流计指针向右偏；在题图乙装置中电流计指针向左偏，说明电流从“－”接线柱流入从“＋”接线柱流出，可知在螺线管中的电流俯视看应是顺时针，根据右手螺旋定则，螺线管中感应电流产生的磁场是向下的，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原来磁场磁通量的变化，所以原来的磁场应该是向上增加或向下减小，即若磁铁的下端是N极，则磁铁正在远离螺线管；若磁铁的下端是S极，则磁铁正在靠近螺线管，综上可知，C正确。

10．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　D　)

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向

B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向

C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向

D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

[解析]　金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C错误，D正确。

11．如图将底面半径为r，圆锥角为60度的圆锥横放在水平面上，存在竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场，现在把磁场改为水平向左、磁感应强度大小依然为B的匀强磁场。下列说法正确的是(　BC　)

A．匀强磁场竖直向下时穿过圆锥底面的磁通量大小为Bπr2

B．匀强磁场为水平向左时穿过圆锥底面的磁通量大小为Bπr2

C．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为Bπr2

D．匀强磁场由竖直向下变为水平向左，穿过圆锥底面的磁通量的变化量为零

[解析]　匀强磁场竖直向下时，圆锥底面和水平面夹角为60°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos 60°＝Bπr2，故A错；匀强磁场水平向左时，底面和竖直平面夹角为30°，故穿过圆锥底面的磁通量为：Φ＝Bπr2cos 30°＝Bπr2，故B对；两种情况下磁感线从圆锥底面穿过的方向相反，所以磁通量的变化量为：Bπr2－＝Bπr2，故C对，D错。

12．(2021·湖北宜昌调研)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，且导线沿南北方向放置。下列说法正确的是(　BC　)

A．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

B．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

C．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

D．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

[解析]　本题考查互感问题。开关闭合并保持一段时间后，穿过线圈B中的磁通量不变，因此线圈B中不会产生感应电流，则小磁针不会偏转，故A、D错误；开关闭合的瞬间，依据安培定则可知，线圈A中产生沿软铁环逆时针方向的磁场，再由楞次定律可知，因穿过线圈B的磁场方向向上，且磁通量增大，那么线圈B中产生的感应电流的磁场方向向下，因此线圈B右侧导线中产生逆时针方向的感应电流，根据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故B正确；开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，同理，线圈B右侧导线中产生顺时针方向的感应电流，根据安培定则可知，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，故C正确。

13．(2018·全国卷Ⅰ，19)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　AD　)

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的 N极朝垂直纸面向里的方向转动

B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N极指向垂直纸面向里的方向

C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N极指向垂直纸面向外的方向

D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N极朝垂直纸面向外的方向转动

[解析]　根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的 N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的 N极指北，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的 N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。

14．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，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　BC　)

A．向右加速运动　 B．向左加速运动

C．向右减速运动　 D．向左减速运动

[解析]　MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，ab在MN处产生的磁场垂直纸面向里MN中的电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上L2中磁场方向向上减弱或磁场方向向下增强；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动，故B、C正确。

15．两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度ω发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流。则(　AD　)

A．A可能带正电荷且转速增大

B．A可能带正电荷且转速减小

C．A可能带负电荷且转速增大

D．A可能带负电荷且转速减小

[解析]　本题结合圆周运动考查楞次定律。当A以如题图所示的方向绕中心转动的角速度ω发生变化时，由于B中产生如题图所示方向的感应电流，利用楞次定律分析可知，A转动时在B中产生的磁场方向可能垂直纸面向外且磁感应强度减小，也可能垂直纸面向里且磁感应强度增大。若A在B中产生的磁场方向垂直纸面向外且磁感应强度减小，则均匀带电绝缘环A带负电荷且转速减小，选项D正确，C错误；若A在B中产生的磁场方向垂直纸面向里且磁感应强度增大，则均匀带电绝缘环A带正电荷且转速增大，选项A正确，B错误。