高中物理1 楞次定律一课一练

这是一份高中物理1 楞次定律一课一练，共5页。
基础巩固
选择题(第1~5题为单选题,第6~7题为多选题)
1.某同学用如图所示的实验装置探究电磁感应现象,该同学第一步探究出,当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转。接下来该同学进行了一系列的操作,则下列关于操作中电流表指针偏转的描述正确的有( )

A.当把磁体N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏转
B.当把磁体S极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转
C.保持磁体在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
D.将磁体和线圈一起以同一速度向上运动,电流表向左偏转
答案C
解析当把磁体N极向下插入线圈时,穿过线圈的磁场方向向下,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流从电流表的负接线柱流入,电流表指针向左偏转,选项A错误。当把磁体S极向下插入线圈时,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流从电流表的正接线柱流入,电流表指针向右偏转,选项B错误。保持磁体在线圈中静止,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流表指针不发生偏转,选项C正确。将磁体和线圈一起以同一速度向上运动,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流表指针不偏转,选项D错误。
2.如图所示,竖直向下的匀强磁场中,有一个带铜轴的铜盘,用铜刷把盘边缘和轴连接,外接一电流表,当铜盘按图示匀速转动,则( )
A.电流表中有a→b的电流
B.电流表中有b→a的电流
C.盘面磁通量不变,不产生感应电流
D.有从盘中心向盘边缘的电流
答案B
解析沿铜盘半径方向的“铜棒”切割磁感线,由右手定则可判定选项B正确。
3.如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法正确的是( )
A.向左拉出和向右拉出时,环中感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向
D.将圆环拉出磁场过程中,环全部处在磁场中运动时,也有感应电流产生
答案B
解析不管沿什么方向将圆环拉出磁场,穿过圆环的磁通量都减小,根据楞次定律判断可知,圆环中感应电流的方向都是沿顺时针方向,选项B正确,A、C错误。环全部处在磁场中运动时,圆环没有磁通量的变化,因此不会产生感应电流,选项D错误。
4.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是( )
A.一起向左运动
B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动,相互靠近
D.ab和cd相背运动,相互远离
答案C
解析方法一:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直纸面向里的磁场增强,回路磁通量增大,根据楞次定律可知,回路产生逆时针方向电流;ab边电流方向向下,所受安培力向右,cd边电流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向运动,选项C正确。方法二:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直纸面向里的磁场增强,回路磁通量增大,根据楞次定律可知,回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近,选项C正确。
5.M和N是绕在同一个环形铁芯上的两个线圈,绕法和线路如图所示。现将开关S从a处断开,然后合向b处,则在此过程中,通过电阻R2的电流方向是( )
A.一直由c流向d
B.先由c流向d,后又由d流向c
C.一直由d流向c
D.先由d流向c,后又由c流向d
答案A
解析开关S从a处断开,然后合向b处,穿过M和N的磁通量发生变化,先是减少,后是反方向增加。由“因反果同”规律知,两种情况下通过R2的电流方向相同。再由“增反减同”原则判断S从a处断开时,通过电阻R2的电流由c流向d,选项A正确。
6.如图所示,一闭合铝环套在一根光滑水平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是( )
A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动
B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动
C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动
D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动
答案AB
解析N极靠近铝环时,向左通过线圈的磁通量会增加,由楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的增加,所以铝环将向左运动,选项A正确,C错误。S极靠近铝环时,向右通过线圈的磁通量会增加,由楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的增加,所以铝环将向左运动,选项B正确,D错误。
7.(2023·吉林长春外国语学校期末)电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈,线圈附近被磁化的琴弦振动时,会使线圈中的磁通量发生变化,从而产生感应电流,再经信号放大器放大后传到扬声器。其简化工作原理示意图如图所示。当图中琴弦向右靠近线圈时( )
A.穿过线圈的磁通量减小
B.线圈中不产生感应电流
C.琴弦受向左的安培力
D.线圈有收缩趋势
答案CD
解析琴弦向右靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流,由“来拒去留”可知琴弦受到向左的安培力,由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势,选项A、B错误,C、D正确。
能力提升
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~5题为多选题)
1.某同学受楞次定律的启发,提出一个“电磁阻尼辅助升降货梯”设计方案,货梯底座为电磁铁,货梯井管为四壁闭合合金管,当货梯下行时,电磁铁通电(产生的磁极如图所示),货梯井管上的感应电流产生的磁场对货梯下行有阻碍作用,货梯便会缓缓下降,几乎不用牵引绳作用。设计示意图如图所示,当货梯下行时,关于货梯井管上的感应电流的方向(从上往下看),下列说法正确的是( )
A.整个货梯井管上的感应电流均沿顺时针方向
B.整个货梯井管上的感应电流均沿逆时针方向
C.货梯底座以上的货梯井管上的感应电流沿逆时针方向,以下的货梯井管上的感应电流沿顺时针方向
D.货梯底座以上的货梯井管上的感应电流沿顺时针方向,以下的货梯井管上的感应电流沿逆时针方向
答案C
解析当电磁铁远离货梯底座以上的货梯井管时,磁通量减小,根据楞次定律,可以判断此处的感应电流产生的磁场与电磁铁的磁场相同,再根据右手螺旋定则,可以知道此处的感应电流方向从上往下看为逆时针;当电磁铁靠近货梯底座以下的货梯井管时,磁通量增加,根据楞次定律,可以判断此处的感应电流产生的磁场与电磁铁的磁场相反,再根据右手螺旋定则,可以知道此处的感应电流方向从上往下看为顺时针,所以选项C正确,A、B、D错误。
2.MN、GH为光滑的水平平行金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则回路中电流方向为a→b→d→c
B.若ab向左、cd向右同时运动,则回路中电流为零
C.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则回路中电流方向为c→d→b→a
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则回路中电流方向为c→d→b→a
答案D
解析若固定ab,使cd向右滑动,由右手定则可判断出回路产生顺时针方向的电流,故选项A错误。若ab向左,cd向右同时运动,ab、cd所围的线圈面积增大,磁通量增大,由楞次定律可知,回路中有顺时针方向的电流,故选项B错误。若ab、cd向同方向运动且速度大小相同,则ab、cd所围的线圈面积不变,磁通量不变,不产生感应电流,故选项C错误。若ab、cd向右运动,但vcd>vab,则ab、cd所围面积增大,磁通量也增大,由楞次定律可判断出产生c→d→b→a方向的电流,故选项D正确。
3.如图所示,在水平放置的螺线管的中央,放着一个可绕水平轴OO'自由转动的闭合线圈abcd,轴OO'与螺线管的轴线垂直,ab边在OO'轴的左上方,闭合开关S的瞬间,关于线圈的运动情况,下列说法正确的是( )
A.不转动
B.ab边向左转动
C.ab边向右转动
D.转动的方向与螺线管中的电流方向有关
答案B
解析根据安培定则与线圈的绕法可知,通电时,通电螺线管中产生的磁场的N极向左;闭合S的瞬间,螺线管中的电流增大,所以产生的磁场增大,即向左的磁场增大,根据楞次定律可知,线圈的感应电流的磁场方向向右,感应电流的方向为abcd的方向,由左手定则可知,ab边受安培力的方向向下,cd边受安培力的方向向上,所以ab边向左转动,故选项A、C错误,B正确。同理可得若螺线管中的电流方向反向,ab边转动方向不变,故选项D错误。
4.磁悬浮高速列车在我国某市已正式投入运行。右图就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用超导材料制成的超导圆环,将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方,则( )
A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在
C.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)
D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)
答案BC
解析当将B环靠近A时,由于越靠近A,B环中的磁通量越大,即在B环中会产生感应电流;由于圆环材料是超导材料,即没有电阻,所以稳定后B环中的电流不会变小,且永远存在,故选项A错误,B正确。圆环B水平放在磁铁A上且悬浮在磁铁A的上方,即相互排斥,若磁铁A的N极朝上,则B环的下面是N极,故由安培定则可判断B环中感应电流为顺时针方向(俯视),故选项C正确,D错误。
5.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向;PQ是一根金属直杆,如图所示立在导轨上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上;空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场。则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A.感应电流的方向始终是由P→Q
B.感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→P
C.PQ受磁场力的方向垂直于杆向左下
D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上
答案BD
解析在PQ杆滑动的过程中,△POQ的面积先增大,后减小,穿过△POQ的磁通量先增大,后减小,根据楞次定律可知,感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→P,选项A错误,B正确。由左手定则判断得到,PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上,选项C错误,D正确。
二、非选择题
6.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,请判断线框中感应电流的方向与线框所受安培力的合力方向。
答案逆时针,向右
解析在0~时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在~T时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力方向向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右。