沪科版（2020）选修第二册第一节 楞次定律课时练习

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(实验：探究影响感应电流方向的因素)
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.如图所示，变化的匀强磁场垂直穿过金属框架MNQP，金属杆ab在恒力F作用下沿框架从静止开始运动，t＝0时磁感应强度大小为B0，为使ab中不产生感应电流，下列能正确反映磁感应强度B随时间t变化的图像是( )
答案 C
解析 当通过闭合回路的磁通量不变时，则金属杆ab中不产生感应电流，
设金属杆ab切割磁感线的有效长度为L，t＝0时，金属杆ab距离MP边的距离为x0，则金属杆运动过程中穿过闭合回路的磁通量Φ＝B0Lx0＝BL(x0＋x)，对ab受力分析可知，ab不受安培力作用，做初速度为零的匀变速直线运动，设加速度为a，ab的质量为m，
则a＝eq \f(F,m)，x＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(Ft2,2m)，
整理得eq \f(1,B)＝eq \f(1,B0)＋eq \f(F,2B0mx0)t2，即eq \f(1,B)－t图像是开口向上的抛物线，C正确．
2.如图所示，报废的近地卫星离轨时，从卫星中释放一根导体缆绳，缆绳的下端连接有空心导体．缆绳以轨道速度v在地磁场B中运动，使得缆绳中产生感应电流．电荷向缆绳两端聚集，同时两端与电离层中的离子中和，使得电流持续．由于感应电流在地磁场中受到安培力的拖动，从而能加快废弃卫星离轨．设缆绳中电流处处相等，那么( )
A．缆绳中电流的方向由卫星流向空心导体
B．相同长度的缆绳受到安培力的大小相等
C．缆绳受到安培力的方向与卫星速度方向间的夹角大于90°
D．由于安培力做负功，故在卫星降轨的过程中，其动能一定减小
答案 C
解析 由右手定则可知，电流方向由空心导体流向卫星，故A错误；
因为地磁场不是匀强磁场，所以相同长度的缆绳受到的安培力大小不相等，故B错误；
由左手定则可知，缆绳受到的安培力的方向与卫星速度方向的夹角大于90˚，故C正确；
引力做正功，故D错误．
3．(多选)如图甲所示，金属圆环放置在绝缘水平桌面上，在圆环的正上方有一个螺线管，规定电流从螺线管a端流入为正方向，在螺线管中通入如图乙所示的电流后，金属圆环始终未离开桌面．已知通电螺线管产生的磁场的磁感应强度与电流成正比，下列能正确反映金属圆环中感应电流i′(以图示方向为正方向)、金属圆环对桌面的压力F随时间t的变化关系的是( )
答案 AD
解析 0～1 s时间内电流从a端流入，穿过圆环的磁场方向向上，磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向应向下，由安培定则可知感应电流沿正方向．
同理可知1～2 s时间内电流方向为负方向，2～3 s时间内感应电流方向为正方向，B项错误；
由法拉第电磁感应定律得E＝eq \f(ΔB,Δt)S,1～2 s时间内的感应电动势为0～1 s、2～3 s时间内感应电动势的2倍，A项正确；
0～1 s时间内，金属圆环对桌面的压力F＝mg＋Bi′L,1～1.5 s时间内F＝mg－Bi′L,1.5～2 s时间内F＝mg＋Bi′L,2～3 s时间内F＝mg－Bi′L，C项错误，D项正确．
4．(2022·广东韶关实验中学高三月考)如图所示，用轻绳将一条形磁体竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环．现将磁体从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．磁体从B到C的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
B．磁体从A摆到D的过程中，圆环给桌面的压力大于圆环受到的重力
C．磁体从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反
D．磁体在A、E两处的重力势能相等
答案 B
解析 从B到C的过程中，圆环中的磁场向上且磁通量增大，据“增反减同”可判断产生顺时针方向的电流(从上往下看)，A错误；
摆到D处时，圆环中产生的感应电流有使圆环远离，阻碍磁通量增大的趋势，故给桌面的压力大于圆环受到的重力，B正确；
由楞次定律的推论“来拒去留”可知，从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向均向右，C错误；
由于有部分机械能转化为电能，故在A、E两处的重力势能不相等，D错误．
5．(多选)光滑绝缘的水平面上放置两个导线圈a、b，它们为同心圆，a均匀带电，b不带电．现让a绕圆心在水平面内转动起来，发现b有收缩的趋势，则下列说法正确的是( )
A．如果a带正电，则可能沿顺时针方向加速转动
B．如果a带负电，则可能沿顺时针方向减速转动
C．无论a带何种电荷，一定加速转动
D．无论a带何种电荷，一定减速转动
答案 BD
解析 根据楞次定律可知，“增缩减扩”，因为b有收缩的趋势，则b中的磁通量减小，所以a产生的磁场减弱，则a一定减速转动，与电性和转动方向无关．故选B、D.
6.航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现．电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是( )
A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向
B．金属环的面积有收缩的趋势
C．电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射
D．若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动
答案 B
解析 根据楞次定律，金属环中产生顺时针方向(从左侧看)的感应电流，故A错误；
根据楞次定律，线圈中磁通量增大，金属环有收缩面积阻止磁通量增大的趋势，故B正确；
当电池正负极调换后，通过“增离减靠”的方法判断，金属环也可以向左弹射，故C错误；
若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误．
7.如图所示，金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中，其中央和边缘各引出一根导线与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是( )
A．圆盘顺时针匀速转动时，a点的电势高于b点的电势
B．圆盘顺时针加速转动时，ab棒受到向左的安培力
C．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘顺时针减速转动时，a点的电势高于b点的电势
答案 B
解析 当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么穿过线圈B的磁通量不变，则线圈B中不产生感应电动势，则a点的电势等于b点的电势，故A错误；
由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强．
由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，故B正确，C错误；
由右手定则可知，圆盘顺时针减速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场减弱．
由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，B线圈的上端相当于电源的负极，则a点的电势低于b点的电势，故D错误．
8．探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁体、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)．
(1)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表．
①线圈内磁通量增加时的情况
②线圈内磁通量减少时的情况
请填写表格中的空白项．
(2)实验结论：当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向________(选填“相同”或“相反”)．
(3)总结提炼：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的________．
(4)拓展应用：如图所示是一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈A和B.线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路．弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路(未画出)．开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态．S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为________(选填“a到b”或“b到a”)．说明延时继电器的“延时”工作原理：________.
答案 (1)①向下 ②向上 (2)相反
(3)(磁场)磁通量的变化 (4)a到b S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用
解析 (1)①图乙中条形磁体向下插入线圈，则穿过线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向下；
②图丁中条形磁体向上拔出线圈，则穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向上；
(2)实验结论：当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．
(3)总结提炼：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的(磁场)磁通量的变化．
(4)S断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流磁场向下，则此时直导线ab中电流方向为a到b.
延时继电器的“延时”工作原理：S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用．图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
甲
向下
逆时针(俯视)
向上
乙
向上
顺时针(俯视)
________
图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
丙
向下
顺时针(俯视)
向下
丁
向上
逆时针(俯视)
________