高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律课后练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律课后练习题，共15页。


一、楞次定律的重要结论
1．“增反减同”法
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化．
(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反．
(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．
口诀记为“增反减同”．
(2019·汕头市潮南实验中学月考)一磁体自上向下运动，穿过一闭合导体回路，如图1所示．当磁体运动到a处和b处时，回路中感应电流的方向(从上向下看)分别是( )
图1
A．顺时针，逆时针
B．逆时针，顺时针
C．顺时针，顺时针
D．逆时针，逆时针
答案 B
解析 当磁体运动到a处时，穿过线圈的磁场方向为向下，且磁通量在增加，根据楞次定律可知，回路中感应电流的方向是逆时针；当磁体运动到b处时，穿过线圈的磁场方向向下，且磁通量在减小，根据楞次定律可知，回路中感应电流的方向是顺时针，故选B.
2．“来拒去留”法
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动．口诀记为“来拒去留”．
(多选)如图2所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁体的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中( )
图2
A．磁体从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动
B．磁体在右侧远离铝环时，铝环向左摆动
C．磁体从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极
D．磁体在右侧远离铝环时，B端为S极
答案 AC
解析 磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，A、C正确；当磁体在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为N极，B、D错误．
3．“增缩减扩”法
就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化．若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势．口诀记为“增缩减扩”．
说明 此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况．
(多选)如图3所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条形磁体从高处下落接近回路时( )
图3
A．p、q将互相靠拢
B．p、q将互相远离
C．磁体的加速度仍为g
D．磁体的加速度小于g
答案 AD
解析 由楞次定律的结论可知，当穿过闭合回路的磁通量增加时，回路的面积有收缩趋势且阻碍磁体的靠近，所以p、q将相互靠近且磁体的加速度小于g，故选项A、D正确．
4．“增离减靠”法
若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少．口诀记为“增离减靠”．
如图4所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管横截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况为( )
图4
A．同时向两侧推开
B．同时向螺线管靠拢
C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断
D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断
答案 A
解析 开关S接通瞬间，小铜环中磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧推开，故A正确．
针对训练 A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，如图5所示．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则( )
图5
A．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小
B．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大
C．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大
答案 A
解析 胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按题图箭头所示方向加速转动，形成顺时针(俯视)方向的环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则可知，通过金属环B的磁通量向下，且增大．根据楞次定律可知，金属环B中的感应电流方向与箭头所示方向相同，再根据楞次定律的另一种表述，阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上运动的趋势，所以丝线的拉力减小．
二、“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较
(多选)如图6所示装置中，cd杆光滑且静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)( )
图6
A．向右匀速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
答案 BD
解析 ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，所以cd杆不动，故A错误；ab杆向右加速运动，根据右手定则知，在ab杆上产生增大的由a到b的电流，根据安培定则知，在L1中产生方向向上且增强的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律知，cd杆中的电流由c到d，根据左手定则知，cd杆受到向右的安培力，向右运动，故B正确；同理可得C错误，D正确．
1．如图7甲所示，有一闭合导线环，磁场方向垂直于环面向里，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化时，顺着磁场方向看，导线环中感应电流的方向是( )
图7
A．一直顺时针 B．一直逆时针
C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针
答案 D
解析 由题图乙可知，0～t0内，穿过导线环的磁通量增加，由楞次定律的结论——“增反减同”可知，感应电流产生的磁场方向垂直环面向外，所以感应电流方向为逆时针；同理可得t0～2t0内感应电流方向为顺时针，D正确．
2.如图8所示，线圈由A位置开始下落，在磁场中受到的磁场力如果总小于它的重力，则它在A、B、C、D 4个位置(B、D位置线圈恰好有一半在磁场中)时，加速度大小关系为(切割磁感线的速度越大，感应电流越大)( )
图8
A．aA>aB>aC>aD
B．aA＝aC>aD＝aB
C．aA＝aC>aD>aB
D．aA＝aC>aB>aD
答案 D
解析 由题意知aA＝g，aBvB，故感应电流ID>IB，安培力FD>FB，故aD3.如图9所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列说法中正确的是( )
图9
A．穿过线圈a的磁通量变大
B．线圈a有收缩的趋势
C．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大
答案 C
解析 当滑动触头P向上移动时，电阻增大，通过线圈b的电流减小，线圈b产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小，故A错误；根据楞次定律的结论知，线圈a应有扩张的趋势，故B错误；线圈a中感应电流方向俯视应为顺时针，故C正确；将线圈a和b等效成两个条形磁体，可判断此时两磁体互相吸引，故线圈a对水平桌面的压力将减小，故D错误．
4．(2020·北师联盟模拟)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图10所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁体，磁体N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害．当轿厢坠落到图示位置时，关于该装置，以下说法正确的是( )
图10
A．从下往上看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B．从下往上看，金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
C．金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用，A对轿厢下落没有阻碍作用
D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势
答案 D
解析 当电梯坠落至如题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从下往上看是顺时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从下往上看是逆时针方向，故A、B错误；结合上述分析可知，当电梯坠落至如题图所示位置时，金属线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C错误；金属线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确．
5．(多选)如图11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，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大)( )
图11
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
答案 BC
解析 当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，故选项A错误，C正确．同理可判断选项B正确，D错误．
1．如图1所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一个铝环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁体插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是( )
图1
A．磁体插向左环，横杆发生转动
B．磁体插向右环，横杆发生转动
C．无论磁体插向左环还是右环，横杆都不发生转动
D．无论磁体插向左环还是右环，横杆都发生转动
答案 B
解析 左环没有闭合，在磁体插入过程中，不产生感应电流，左环不受磁场力，故横杆不发生转动；右环闭合，在磁体插入过程中，产生感应电流，右环在磁场力的作用下，将会运动，则横杆将发生转动，故B正确．
2.如图2所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，金属线圈的面积S和橡皮绳的长度l将( )
图2
A．S增大，l变长 B．S减小，l变短
C．S增大，l变短 D．S减小，l变长
答案 D
解析 当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍原磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍，故D正确．
3．(多选)如图3所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则( )
图3
A．若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动
B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动
C．若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动
D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动
答案 BD
解析 不论磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增大，由楞次定律的结论知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项B、D正确．
4.(2019·西安市检测)如图4所示，螺线管CD的导线绕法不明．当磁体AB插入螺线管时，电路中有图示方向的感应电流产生．下列关于螺线管极性的判断正确的是( )
图4
A．C端一定是N极
B．C端的极性一定与磁体B端的极性相同
C．C端一定是S极
D．因螺线管的绕法不明确，无法判断极性
答案 B
解析 磁体AB插入螺线管时，在螺线管中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体AB插入，故螺线管的C端和磁体的B端极性相同，故B正确．
5．(2020·全国卷Ⅲ)如图5，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( )
图5
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
解析 开关S由断开状态拨至连接状态，不论拨至M端还是N端，通过圆环的磁通量均增加，根据楞次定律(增离减靠)可知圆环会阻碍磁通量的增加，即向右运动，故选B.
6．如图6所示，一条形磁体从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，由开始下落至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，由开始下落至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是( )
图6
A．t1>t2，v1>v2
B．t1＝t2，v1＝v2
C．t1D．t1v2
答案 D
解析 开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁体无阻碍作用，故磁体自由下落，a1＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁体有阻碍作用，故a2v2，故D正确．
7.航母上舰载机电磁弹射的驱动原理如图7所示，当闭合开关S，固定线圈中突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则( )
图7
A．闭合开关S的瞬间，从左侧看金属环中的感应电流沿逆时针方向
B．若将电池正负极调换后，金属环弹射方向将改变
C．若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向左弹射
D．若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向右弹射
答案 D
解析 闭合开关S的瞬间，电流从线圈右侧流入，产生的磁场方向向左，由楞次定律可知，金属环中的感应电流方向由左侧看为顺时针，A错误；电池正负极调换后，根据“增离减靠”可得，金属环仍将向左弹出，B错误；若将金属环放在线圈右侧，根据“增离减靠”可得，金属环将向右运动，C错误，D正确．
8.(2019·淮安市清江中学高二上月考)如图8所示，通电导线MN与单匝圆形线圈a共面，位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是( )
图8
A．线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向
B．线圈a中产生的感应电流方向为逆时针方向
C．线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里
D．线圈a所受安培力的合力方向水平向左
答案 A
解析 通电导线MN两侧的磁感应强度对称分布，导线右侧磁场方向即为线圈内的合磁场方向，由安培定则可知线圈中的合磁场方向垂直纸面向里；当MN中电流突然减小时，由楞次定律可知感应电流产生的磁场方向应垂直纸面向里，则由安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向，再由左手定则可知，线圈a左侧受到的安培力水平向右，右侧受到的安培力方向也水平向右，故线圈a所受安培力的合力方向水平向右，故A正确．
9．如图9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～eq \f(T,2)时间内，直导线中电流方向向上，下列说法正确的是( )
图9
A．0～eq \f(T,2)时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有扩张趋势
B．0～eq \f(T,2)时间内，线框内感应电流方向为顺时针，线框有收缩趋势
C.eq \f(T,2)～T时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有扩张趋势
D.eq \f(T,2)～T时间内，线框内感应电流方向为逆时针，线框有收缩趋势
答案 D
解析 在0～eq \f(T,2)时间内，直导线电流方向向上，根据安培定则，知导线左侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐减小，则磁场逐渐减弱，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流，且线框面积有扩张的趋势，A、B错误．同理可知，eq \f(T,2)～T时间内，感应电流方向为逆时针，线框有收缩趋势，C错误，D正确．
10．(2017·全国卷Ⅲ)如图10所示，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( )
图10
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
答案 D
解析 金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向为逆时针方向．PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，故环形金属线框T中为阻碍此变化，会产生垂直纸面向里的磁场，则T中感应电流方向为顺时针方向，D正确．
11.(多选)如图11所示，导体AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处不连通．当导体棒AB向左移动时( )
图11
A．AB中感应电流的方向为A到B
B．AB中感应电流的方向为B到A
C．CD向左移动
D．CD向右移动
答案 AD
解析 由右手定则可知AB中感应电流的方向由A到B，A正确，B错误；CD中电流方向由C到D，由左手定则知CD所受安培力方向向右，故CD向右移动，C错误，D正确．
12．(2019·安庆市期中)如图12甲所示，在一空心螺线管内部中间处放置一小铜环，如图乙所示，在一空心螺线管外部放置一大铜环，电路接通瞬间，下列说法正确的是( )
图12
A．从左往右看，两个铜环中都有顺时针方向的感应电流
B．从左往右看，小铜环中有顺时针方向的感应电流，大铜环中有逆时针方向的感应电流
C．两个铜环都有收缩趋势
D．小铜环有扩张趋势，大铜环有收缩趋势
答案 A
解析 接通开关瞬间，穿过小铜环的磁通量方向向左且增大，根据楞次定律可知，小铜环中的感应电流的磁场方向向右，从左侧看，小铜环中的感应电流沿顺时针方向；同理也可以判断出从左向右看大铜环中也有沿顺时针方向的感应电流，故A正确，B错误．接通开关瞬间，穿过小铜环的磁通量向左增大，小铜环的面积收缩能阻碍磁通量的增大，所以根据楞次定律可知，小铜环有收缩的趋势；由于螺线管中间处外侧的磁场方向与螺线管内部的磁场方向相反，所以大铜环的面积增大能阻碍环内磁通量的增大，即大铜环有扩张趋势，故C、D错误．
13.如图13所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab和cd棒的运动情况是( )
图13
A．ab向左运动，cd向右运动
B．ab向右运动，cd向左运动
C．ab、cd都向右运动
D．ab、cd保持静止
答案 A
解析 当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，电路中的总电阻变小，流过螺线管的电流将增大，因此螺线管的磁场变强，即磁感应强度B变大，根据楞次定律可知，两根金属棒应分别向外运动，增大回路的面积，以增大螺线管外部磁场的磁通量来抵消内部磁场磁通量的增大，故A正确．
14．(多选)一束等离子体由左方连续以速度v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2连接，线圈A与直导线cd连接，如图14甲所示．线圈A内有如图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是( )

图14
A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥
B．1～2 s内ab、cd导线互相吸引
C．2～3 s内ab、cd导线互相排斥
D．3～4 s内ab、cd导线互相吸引
答案 BC
解析 由左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b，由右侧电路及题图乙可以判断，0～2 s内cd中电流方向为由c到d，跟ab中电流同向，因此ab、cd相互吸引，A错，B对；2～4 s内cd中电流方向为由d到c，跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，C对，D错．
15. (多选)如图15所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的金属棒ab的运动情况可能是(两导线圈共面放置，且金属棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)( )
图15
A．向右匀速运动 B．向左加速运动
C．向右减速运动 D．向右加速运动
答案 BC
解析 欲使N产生顺时针方向的感应电流，即感应电流的磁场垂直于纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使ab向右减速运动；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速运动．比较项目
安培定则
左手定则
右手定则
楞次定律
适用场合
判断电流周围的磁感线方向
判断通电导线在磁场中所受的安培力方向
判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向
判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向
因果关系
因电而生磁(I→B)
因电而受力(I、B→F安)
因动而生电(v、B→I感)
因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感)