高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律课后测评

1.楞次定律

1.探究影响感应电流方向的因素

(1)实验现象：如图所示

实验现象表明，穿过线圈的磁通量都在增大时，如果磁场方向不同(图甲、乙)，感应电流的方向并不相同。而穿过线圈的磁通量都减小时，如果磁场的方向不同(图丙、丁)，感应电流的方向也不同。

①穿过线圈的磁通量增大时的情况

②穿过线圈的磁通量减小时的情况

(2)实验结论

①当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。

②当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与磁体磁场的方向相同，阻碍磁通量的减小。

2．楞次定律

(1)内容：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通量的变化。

(2)理解

①感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。由于电阻的存在，感应电流在闭合回路中流动时将产生热量。根据能量守恒定律，能量不可能无中生有，这部分热量只可能从其他形式的能量转化而来。

②阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量的变化不能被抵消，磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”。阻碍不是相反，当电路中的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同(增反减同)。

3．右手定则

(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)适用范围：更便于判定导线切割磁感线时感应电流的方向。

典型考点一　楞次定律的理解

1．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定(　　)

A．阻碍引起感应电流的磁通量

B．与引起感应电流的磁场方向相反

C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D．与引起感应电流的磁场方向相同

答案　C

解析　由楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可能与原磁场的方向相反，C正确，A、B、D错误。

2. (多选)在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道，一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是(　　)

A．圆环中有感应电流产生

B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高的C处

C．圆环最终停在轨道的最低点B处

D．圆环运动过程中机械能守恒

答案　AC

解析　水平通电直导线周围有磁场，且离导线越远磁感应强度越小，在圆环运动过程中，通过圆环的磁通量变化，故有感应电流产生，A正确；因为圆环在运动的过程中，有感应电流产生，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上滑到轨道右侧与A点等高的C处，B错误；由于圆环运动的过程中，磁通量不断变化，所以机械能不断转化为电能，故圆环的机械能越来越小，最终停在最低点B处，C正确；整个过程中圆环的重力势能转化为电能，机械能不守恒，D错误。

典型考点二　利用楞次定律判断感应电流的方向

3. (多选)如图所示，在水平放置的条形磁体的N极附近，一个闭合线圈向下运动并始终保持在竖直平面内。在位置b时，N极附近的磁感线正好与线圈平面垂直。在线圈从a到c运动的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．穿过线圈的磁通量先增大后减小

B．穿过线圈的磁通量先减小后增大

C．从左边看，线圈中的感应电流先顺时针后逆时针

D．从左边看，线圈中的感应电流先逆时针后顺时针

答案　AD

解析　根据条形磁体周围的磁场分布情况，可知线圈从位置a到位置b的过程中，穿过线圈的磁通量增大，线圈从位置b到位置c的过程中，穿过线圈的磁通量减小，A正确，B错误；由楞次定律可知，从左边看，线圈中的感应电流先逆时针后顺时针，D正确，C错误。

4. 如图所示，在条形磁体的外面套着一个闭合弹簧线圈，若把线圈四周向外拉，使线圈包围的面积变大，则线圈中感应电流的情况是(　　)

A．弹簧线圈中有感应电流，俯视看电流方向为逆时针方向

B．弹簧线圈中有感应电流，俯视看电流方向为顺时针方向

C．因线圈中磁通量不变，故无感应电流

D．无法判断有无感应电流

答案　A

解析　磁感线在条形磁体的内外形成闭合曲线，则磁体外部的磁感线总数等于内部磁感线的总数，且在线圈平面处磁体内外磁感线方向相反，而磁体外部的磁感线分布在无穷大的空间，所以图中线圈中磁体内部的磁感线多于外部的磁感线，则穿过线圈的总磁通量等于磁体内部的磁感线条数减去磁体外部、线圈内部的磁感线条数。当弹簧线圈包围的面积增大时，磁体内部的磁感线总数不变，而线圈内部、磁铁外部反向的磁感线条数增多，则穿过线圈的总磁通量减小，将产生感应电流。线圈内部磁通量向上减小，则由楞次定律可知，线圈内的感应电流俯视看为逆时针方向，A正确，B、C、D错误。

5. 如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(　　)

A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针

D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针

答案　D

解析　两直导线之间的磁场关于与两导线距离相等的直线对称，金属环在中间时，通过金属环的磁通量为零，金属环上下运动时，穿过金属环的磁通量不变，不会有感应电流产生，A、B错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过金属环的磁通量垂直纸面向外并且增加，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，C错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过金属环的磁通量垂直纸面向里并且增加，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，D正确。

典型考点三　楞次定律的实验探究

6．一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联，将磁体从线圈上方插入或拔出。请完成下列填空：

(1)图a中灵敏电流计指针的偏转方向为____________。(填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)

(2)图b中磁体下方的极性是________。(填“N极”或“S极”)

(3)图c中磁体的运动方向是________。(填“向上”或“向下”)

(4)图d中线圈从上向下看的电流方向是________。(填“顺时针”或“逆时针”)

答案　(1)偏向正接线柱　(2)S极　(3)向上

(4)顺时针

解析　(1)由图a可知，磁体向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律可知，感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正接线柱。

(2)由图b可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，线圈中感应电流的磁场方向向下，又穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，磁体下方为S极。

(3)由图c可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，线圈中感应电流的磁场方向向下，又线圈中磁体的磁场方向向下，根据楞次定律可知，穿过线圈的磁通量减小，磁体向上运动。

(4)图d中磁体向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向俯视为顺时针方向。

典型考点四　右手定则及其应用

7．如图所示，导体棒ab在磁场中向右切割磁感线，感应电流方向由a向b，则磁场的方向可能是(　　)

A．由导体棒左方向右方

B．由导体棒右方向左方

C．垂直纸面向里

D．垂直纸面向外

答案　D

解析　由题意可知，导体棒切割磁感线，感应电流由a向b，根据右手定则，四指指向电流方向，拇指指向导体棒运动方向，则磁场方向可能垂直纸面向外，或磁场有垂直纸面向外的分量，D正确，A、B、C错误。

8．下列各图中的导体棒是闭合回路的一部分，图中分别标出了导体棒的速度方向、磁场方向和棒中感应电流的方向，其中三者关系正确的是(　　)

答案　B

解析　根据右手定则，伸开右手，让磁感线穿过掌心，大拇指指向导体棒运动方向，可判断感应电流的方向。A中感应电流应沿导体棒向里，B中感应电流应沿导体棒向外，C中感应电流应沿导体棒向右，则A、C错误，B正确。D中导体棒运动时不切割磁感线，无感应电流产生，D错误。

9．(多选)如图所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示方向匀速转动时，则(　　)

A.中有a→b的电流

B.中有b→a的电流

C．穿过盘面的磁通量不变，不产生感应电流

D．盘中有从盘边缘向盘中心的电流

答案　BD

解析　题中情形可视为沿铜盘半径方向的一系列并联的细“铜棒”切割磁感线，由右手定则可知，盘中有从盘边缘向盘中心的电流，则中有b→a的电流，B、D正确，A、C错误。

1. 如图所示，光滑无电阻的金属框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON平面，质量为m的金属棒ab从∠abO＝45°的位置由静止释放，两端沿框架在重力作用下滑动。在棒由图示位置滑动到处于水平位置的过程中，ab中感应电流的方向是(　　)

A．由a到b   B．由b到a

C．先由a到b，再由b到a   D．先由b到a，再由a到b

答案　A

解析　以ab棒与金属框架组成的回路为研究对象，由几何知识可知，当∠abO夹角为45°时，回路面积最大，故棒由图示位置运动的过程中，穿过回路的磁通量在减小，由楞次定律可知，产生的感应电流方向为顺时针，即ab中感应电流的方向为由a到b，B、C、D错误，A正确。

2. 闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是(　　)

A．经过Ⅰ时，电流方向是顺时针方向

B．经过Ⅱ时，电流方向是逆时针方向

C．经过Ⅱ时，无感应电流产生

D．经过Ⅲ时，电流方向是逆时针方向

答案　C

解析　经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，A错误；经过Ⅱ时，磁通量不变，则无感应电流产生，B错误，C正确；经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律可知感应电流方向为顺时针，D错误。

3．(多选)下列选项表示的是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为b→a的是(　　)

答案　BCD

解析　A中，ab棒顺时针转动，运用右手定则时，让磁感线穿过掌心，拇指指向导体ab运动方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，A错误；B中，ab向纸外运动，运用右手定则时，让磁感线从掌心进入，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，B正确；C中，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向为b→a→c→b，则导体ab上的感应电流方向为b→a，C正确；D中，ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，D正确。

4．圆线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则(　　)

A．在0～1 s内线圈中无感应电流

B．在0～1 s内线圈中有感应电流，方向为逆时针方向

C．在1～2 s内线圈中有感应电流，方向为逆时针方向

D．在2～3 s内线圈中有感应电流，方向为逆时针方向

答案　B

解析　根据B­t图像可知，第1 s内磁感应强度垂直线圈平面向里增大，由楞次定律知，线圈中有感应电流，方向为逆时针方向，A错误，B正确；在1～2 s内线圈内磁通量没有变化，所以线圈中无感应电流，C错误；在2～3 s内磁感应强度垂直于线圈平面向里减小，由楞次定律知，线圈中有感应电流，方向为顺时针方向，D错误。

5. 如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流方向(　　)

A．始终为A→B→C→A

B．始终为A→C→B→A

C．先为A→C→B→A，再为A→B→C→A

D．先为A→B→C→A，再为A→C→B→A

答案　A

解析　在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈向里的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；在线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确。

6. 如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，下列关于感应电流的方向和导体棒MN所受安培力的方向的说法，正确的是(　　)

A．通过电阻R中感应电流的方向是Q→P

B．导体棒MN中感应电流的方向是M→N

C．导体棒MN所受安培力水平向左

D．导体棒MN所受安培力水平向右

答案　C

解析　根据右手定则判断可知，导体棒MN中感应电流的方向是N→M，电阻R中电流的方向是P→Q，根据左手定则判断可知MN所受的安培力方向水平向左，C正确，A、B、D错误。

7．为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面时磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为(　　)

A．始终沿逆时针方向

B．先沿顺时针，再沿逆时针方向

C．先沿逆时针，再沿顺时针方向

D．始终沿顺时针方向

答案　C

解析　列车上强磁体的磁场方向垂直地面向里，在列车经过经圈的过程中，线圈内的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先沿逆时针，再沿顺时针方向，C正确。

8．1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验。他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现(　　)

A．先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流

B．先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流

C．始终有顺时针方向的感应电流

D．始终有逆时针方向的感应电流

答案　D

解析　在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，超导线圈中原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流；当磁单极子位于超导线圈下方时，超导线圈中原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流，故D正确。

9．如图所示，一根条形磁体自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是(　　)

A．先向左，再向右   B．先向右，再向左

C．始终向右   D．始终向左

答案　A

解析　条形磁体从左向右进入线圈的过程中，线圈中原磁场方向向左，且磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向右，由安培定则知，流过灵敏电流计的感应电流的方向是向左。条形磁体从左向右离开线圈的过程中，线圈中原磁场方向向左，且磁通量在减小，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向左，由安培定则知，流过灵敏电流计的感应电流的方向是向右。A正确，B、C、D错误。

10．如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)

A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生

B．整个环中有顺时针方向的电流

C．整个环中有逆时针方向的电流

D．ef的右侧环上有逆时针方向的电流，ef的左侧环上有顺时针方向的电流

答案　D

解析　导体ef切割磁感线产生感应电流，根据右手定则判断可知，ef中产生的感应电流方向为从e→f，则以ef所在位置为界，环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流，A、B、C错误，D正确。

11．如图所示，一闭合小线框从蹄形磁体的N极正上方水平移动到S极的正上方，从上往下看，此过程中小线框中感应电流的方向(　　)

A．始终沿顺时针方向

B．始终沿逆时针方向

C．先沿顺时针后沿逆时针方向

D．先沿逆时针后沿顺时针方向

答案　B

解析　小线框从N极正上方移到S极正上方的过程中，穿过小线框的磁通量先向上减小后反向增大。根据楞次定律“增反减同”的规律，可判断从上往下看，小线框中感应电流的方向始终沿逆时针方向，B正确，A、C、D错误。

12．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示方式连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断(　　)

A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转

B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转

C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央

D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向

答案　B

解析　由题意知，当线圈B中的磁通量减小时，闭合电路中产生感应电流使电流计指针向右偏转。当线圈A向上移动时，线圈B中磁通量减小，电流计指针向右偏转，A错误；当线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关时，线圈B中的磁通量均减小，电流计指针均向右偏转，B正确；当P向左或向右匀速滑动时，线圈A中电流均变化，B中磁通量变化，有感应电流产生，电流计指针发生偏转，C错误；综上分析可知，D错误。

13. 如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且上、下两边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中(　　)

A．穿过线框的磁通量保持不变

B．线框中感应电流的方向保持不变

C．线框所受安培力的合力为零

D．线框的机械能不断增大

答案　B

解析　线框在下落过程中，所在位置磁场减弱，穿过线框的磁通量减小，故A错误；线框在下落过程中，因为穿过线框向里的磁通量一直减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向不变，故B正确；线框左右两边受到的安培力等大反向，上边受到的安培力大于下边受到的安培力，故线框所受安培力的合力不为零，故C错误；线框中产生电能，机械能减小，故D错误。