高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律精品课后测评

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一、楞次定律
1．[多选]验证楞次定律实验的示意图如选项图所示，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各选项图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )
【答案】CD
【详解】A选项中磁铁N极向下插入线圈，线圈中原磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知，A项错误；B选项，S极向下，线圈中原磁场方向向上，从线圈中拔出磁铁，磁通量减小，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向向上，再根据安培定则知，B项错误；同理可判断C、D项正确。
[多选]如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面内有矩形线圈abcd，则( )
A．若线圈向右平动，其中感应电流的方向是a→b→c→d
B．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生
C．当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°)，其中感应电流的方向是a→b→c→d
D．当线圈向导线靠近时，其中感应电流的方向是a→b→c→d
【答案】BD
【详解】线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad边为轴转动时，穿过线圈的磁通量减少，感应电流产生的磁场与原磁场同向，根据安培定则知，感应电流方向为a→d→c→b，A、C错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，B正确；若线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流产生的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，感应电流方向为a→b→c→d，D正确。
右手定则
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．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
【答案】D
【详解】由右手定则知，导体ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，故D正确。
4．为了测量列车运行的速度和加速度的大小，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(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，磁场垂直地面向里，如图乙所示，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流( )
A．始终沿逆时针方向
B．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向
C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向
D．始终沿顺时针方向
【答案】B
【详解】列车带着磁场向右运动，进入线圈的过程中，线圈左边的一段导线向左切割磁感线，根据右手定则，线圈中的电流沿逆时针方向；线圈离开磁场时，线圈右边的一段导线向左切割磁感线，这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向。故线圈中的电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确。
5.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，且一边与导线平行。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．线框中感应电流方向保持不变
C．线框所受安培力的合力为0
D．线框的机械能不断增大
【答案】B
【详解】当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，A错误，B正确；因为线框上下两边所在处的磁感应强度方向相同、大小不同，所以线框所受的安培力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能不断减小，D错误。
6.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是( )
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
【答案】B
【详解】线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确。
7．(2021·福州高二检测)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是( )
A．从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向x
B．t＝1 s时圆环对桌面的压力小于圆环所受的重力
C．0～1 s内圆环有扩张的趋势
D．1～2 s内和2～3 s内圆环中的感应电流方向相反
【答案】A
【详解】0～1 s内螺线管中电流增大，产生的向上的磁场增强，圆环中向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，A正确；t＝1 s时螺线管中电流最大，但螺线管中的磁场不变化，圆环中无感应电流，故t＝1 s时圆环对桌面的压力等于圆环的重力，B错误；0～1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增强，圆环中磁通量增大，圆环有收缩的趋势，C错误；1～2 s内正向电流减小，2～3 s内反向电流增大，根据楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，D错误。
8．为了探究电磁感应现象的产生条件，如图给出了一系列必备的实验仪器。请用导线将没有连接好的仪器正确连接成实验电路(用笔画线表示导线)。连接好电路后，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，小线圈迅速插入到大线圈时，灵敏电流计指针将________。(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)
【答案】见解析图 向右偏
【详解】将电源、开关、滑动变阻器、小线圈串联成一个回路，再将灵敏电流计与大线圈串联成另一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，电路图如图所示。
闭合开关时，穿过大线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏；闭合开关后，将小线圈迅速插入到大线圈的过程中，磁场方向不变，磁通量变大，电流计指针将向右偏转。
法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，闭合铁芯上绕有M、N两个线圈，线圈与铁芯绝缘，线圈M与直流电源相接，通过观察小磁针的偏转情况可判断线圈N中是否有电流产生。下列说法正确的是( )
A．保持开关S处于闭合状态，小磁针N极向外发生偏转
B．当开关S闭合的瞬间，小磁针N极向里发生偏转
C．当开关S断开的瞬间，小磁针N极向里发生偏转
D．无论开关S怎样改变，小磁针都不会发生偏转
10.(2019•全国Ⅲ卷•T1)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？
A. 电阻定律B. 库仑定律
C. 欧姆定律D. 能量守恒定律
【答案】D
【详解】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程.
11.(2018·新课标I卷·T6)(多选)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
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
【答案】AD
【详解】开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确。
12.（2020·全国Ⅱ卷·T14）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（ ）
A. 库仑B. 霍尔C. 洛伦兹D. 法拉第
【答案】D
【详解】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。
13.（2020·全国Ⅲ卷·T14）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（ ）
A. 拨至M端或N端，圆环都向左运动
B. 拨至M端或N端，圆环都向右运动
C. 拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
【答案】B
【详解】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。
故选B。