2018-2019學年高中物理 第一章 電磁感應 第4節(jié) 楞次定律練習 教科版選修3-2

第4節(jié)楞次定律1右手定則：將右手手掌伸平，使大拇指與其余并攏四指垂直，并與手掌在同一個平面內，讓磁感線垂直從手心進入，大拇指指向導體運動方向，這時四指所指的就是感應電流的方向2楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化3下列說法正確的是()A感應電流的磁場方向總是與引起感應電流的磁場方向相反B感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向可能相同，也可能相反C楞次定律只能判定閉合回路中感應電流的方向D楞次定律可以判定不閉合的回路中感應電動勢的方向答案BD解析本題的關鍵是理解楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化如果是因磁通量的減小而引起的感應電流，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減?。蝗绻且虼磐康脑龃蠖鸬母袘娏鳎瑒t感應電流的磁場與引起感應電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增大，故A項錯誤，B項正確；楞次定律既可以判定閉合回路中感應電流的方向，也可以判定電流的方向，還可以判定不閉合回路中感應電動勢的方向C項錯誤，D項正確4如圖1所示，一線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置，時(位置正好是細桿豎直位置)，線圈內的感應電流方向(順著磁場方向看去)是()圖1A，位置均是順時針方向B，位置均是逆時針方向C位置是順時針方向，位置為零，位置是逆時針方向D位置是逆時針方向，位置為零，位置是順時針方向答案D解析本題關鍵是判定出，位置時磁通量的變化情況，線圈由初始位置向位置運動過程中，沿磁場方向的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，從右向左穿過線圈，根據(jù)安培定則，位置時感應電流的方向(沿磁感線方向看去)是逆時針方向；在位置時由左向右穿過線圈的磁通量最大，由位置向位置運動時，向右穿過線圈的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向向右，阻礙它的減少，根據(jù)安培定則可判定位置的電流方向(沿磁感線方向看去)是順時針方向，且知位置時感應電流為零故選D.5如圖2所示，當導體棒MN在外力作用下沿導軌向右運動時，流過R的電流方向是()圖2A.由ABB.由BAC無感應電流D無法確定答案AM，則通過R的電流為AM，則通過R的電流為AB.【概念規(guī)律練】知識點一右手定則1.如圖表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為ab的是()答案Ab，B中電流由bb，B中電流由ba，C中電流沿acba方向，D中電流由ba.故選A.點評判別導體切割磁感線產生的感應電流方向時，采用右手定則更有針對性，當然用楞次定律也可以判別2如圖3所示，導線框abcd與通電直導線在同一平面內，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則()圖3A線框中有感應電流，且按順時針方向B線框中有感應電流，且按逆時針方向C線框中有感應電流，但方向難以判斷D由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流答案B解析此題可用兩種方法求解，借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷方法一：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向（如下圖所示），因ab導線向右做切割磁感線運動，由右手定則判斷感應電流由ab,同理可判斷cd導線中的感應電流方向由cd,ad、bc兩邊不做切割磁感線運動，所以整個線框中的感應電流是逆時針方向的.方法二：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如右圖所示)，由對稱性可知合磁通量0；其次當導線框向右運動時，穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感應電流的磁場方向垂直紙面向外，最后由安培定則判斷感應電流按逆時針方向，故B選項正確點評右手定則在判斷由于部分導體切割磁感線的感應電流方向時針對性強，若電路中非一部分導體做切割磁感線運動時，應用楞次定律更輕松一些知識點二楞次定律的基本理解圖43如圖4所示為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構成，兩磁極相對于線圈平面對稱，在磁極繞轉軸勻速轉動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧運動(O是線圈中心)，則()A從X到O，電流由E經G流向F，先增大再減小B從X到O，電流由F經G流向E，先減小再增大C從O到Y，電流由F經G流向E，先減小再增大D從O到Y，電流由E經G流向F，先增大再減小答案D解析S，方向向上當磁極由X到O時，穿過線圈的磁通量增加根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場應向下，再根據(jù)安培定則可知電流由F經G流向E，當磁極在圓形線圈正上方時，磁通量的變化率最小，故電流先增大后減小當磁極從O到Y時，穿過線圈的磁通量減少，可判斷電流方向由E經G流向F.再根據(jù)磁通量最大時，磁通量的變化率最小，則感應電流最小，故電流先增大后減小故選項D正確S，方向向上當磁極由X到O時，穿過線圈的磁通量增加根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場應向下，再根據(jù)安培定則可知電流由F經G流向E，當磁極在圓形線圈正上方時，磁通量的變化率最小，故電流先增大后減小當磁極從O到Y時，穿過線圈的磁通量減少，可判斷電流方向由E經G流向F.再根據(jù)磁通量最大時，磁通量的變化率最小，則感應電流最小，故電流先增大后減小故選項D正確點評應用楞次定律判斷感應電流的一般步驟：4如圖5所示，一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與圓形線圈在同一平面內，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時線圈中能得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是()圖5AN極向紙內，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉動BN極向紙外，S極向紙內，使磁鐵繞O點轉動C磁鐵在線圈平面內順時針轉動D磁鐵在線圈平面內逆時針轉動答案A解析當N極向紙內，S極向紙外轉動時，穿過線圈的磁場由無到有并向里，感應電流的磁場應向外，電流方向為逆時針，A選項正確；當N極向紙外，S極向紙內轉動時，穿過線圈的磁場向外并增加，感應電流方向為順時針，B選項錯誤；當磁鐵在線圈平面內繞O點轉動時，穿過線圈的磁通量始終為零，因而不產生感應電流，C、D選項錯誤點評此題是“逆方向”應用楞次定律，只需把一般步驟“逆向”即可【方法技巧練】一、增反減同法5某磁場磁感線如圖6所示，有一銅線圈自圖示A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應電流方向是()圖6A始終順時針B始終逆時針C先順時針再逆時針D先逆時針再順時針答案C解析自A落至圖示位置時，穿過線圈的磁通量增加，磁場方向向上，則感應電流的磁場方向與之相反，即向下，故可由安培定則判斷線圈中的感應電流為順時針；自圖示位置落至B點時，穿過線圈的磁通量減少，磁場方向向上，則感應電流的磁場方向與之相同即向上，故可由安培定則判斷線圈中的感應電流為逆時針，選C.方法總結此題中的“增反減同”為：當回路中的磁通量增加(減少)時感應電流的磁場方向與原磁場方向相反(相同)6電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖7所示，現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖7A從a到b，上極板帶正電B從a到b，下極板帶正電C從b到a，上極板帶正電D從b到a，下極板帶正電答案D解析在N極接近線圈上端的過程，穿過線圈的磁通量向下增加，則感應電流的磁場方向向上由安培定則可判定電路中的電流為順時針方向，故通過R的電流由b到a，電容器下極板帶正電方法總結應用增反減同法時，特別要注意原磁場的方向，才能根據(jù)增反減同判斷出感應電流的磁場方向二、來拒去留法7如圖8所示，當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()圖8A向右擺動B向左擺動C靜止D無法判定答案A解析此題可由兩種方法來解決方法1：畫出磁鐵磁感線分布，如圖甲所示，當磁鐵向環(huán)運動時，穿過環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中的感應電流方向如圖甲所示銅環(huán)中有感應電流時銅環(huán)又要受到安培力的作用，分析銅環(huán)受安培力作用而運動時，可把銅環(huán)中的電流等效為多段直線電流元取上、下兩小段電流研究，由左手定則確定兩段電流受力，由此可聯(lián)想到整個銅環(huán)所受合力向右，則A選項正確甲乙方法2(等效法)：磁鐵向右運動，使銅環(huán)產生的感應電流可等效為圖乙所示的條形磁鐵，則兩磁鐵有排斥作用，故A正確方法總結此題中若磁鐵遠離銅環(huán)運動時，同樣可分析出銅環(huán)的運動情況為向左擺動，故可歸納出：感應電流在磁場中受力時有“來拒去留”的特點8如圖9所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO軸轉動，磁鐵如圖示方向轉動時，線圈的運動情況是()圖9A俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同B俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相同C線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速小于磁鐵轉速D線圈靜止不動答案C解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動，線圈阻止不了磁鐵的運動，由“來拒去留”線圈只好跟著磁鐵同向轉動；如果二者轉速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉動，故答案為C.方法總結感應電流在磁場中受力，用“來拒去留”來直接判斷既快又準，此法也可理解為感應電流在磁場中受力總是“阻礙相對運動”三、增縮減擴法9如圖10所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()圖10AP、Q將相互靠攏BP、Q將相互遠離C磁鐵的加速度仍為gD磁鐵的加速度小于g答案AD解析根據(jù)楞次定律，感應電流的效果是總要阻礙產生感應電流的原因，本題中“原因”是回路中磁通量的增加，P、Q可通過縮小面積的方式進行阻礙，故可得A正確由“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，選A、D.方法總結增縮減擴法，就閉合電路的面積而言，致使電路的面積有收縮或擴張的趨勢10如圖11(a)所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內，線圈A中通以如圖(b)所示的交變電流，t0時電流方向為順時針(如圖箭頭所示)，在t1t2時間段內，對于線圈B，下列說法中正確的是()圖11A線圈B內有順時針方向的電流，線圈有擴張的趨勢B線圈B內有順時針方向的電流，線圈有收縮的趨勢C線圈B內有逆時針方向的電流，線圈有擴張的趨勢D線圈B內有逆時針方向的電流，線圈有收縮的趨勢答案A解析在t1t2時間段內，A線圈的電流為逆時針方向，產生的磁場垂直紙面向外且是增加的，由此可判定B線圈中的電流為順時針方向，線圈的擴張與收縮可用阻礙變化的觀點去判定在t1t2時間段內B線圈內的增強，根據(jù)楞次定律，只有B線圈增大面積，才能阻礙的增加，故選A.方法總結注意B線圈內的磁通量是穿進穿出兩部分抵消后的磁通量1關于決定感應電流方向的因素以下說法中正確的是()A回路所包圍的引起感應電流的磁場的方向B回路外磁場的方向C回路所包圍的磁通量的大小D回路所包圍的磁通量的變化情況答案AD解析回路以外的磁場無論變化與否，對回路的感應電動勢沒有影響，更不能決定感應電流的方向通過實驗知道，回路所包圍的原磁場的方向變化或磁通量發(fā)生增、減變化時，感應電流的方向變化，感應電流的方向與磁場的強弱和磁通量的大小沒有關系，故選項A、D正確2如圖12所示，螺線管CD的導線繞法不明，當磁鐵AB插入螺線管時，閉合電路中有圖示方向的感應電流產生，下列關于螺線管磁場極性的判斷，正確的是()圖12AC端一定是N極BD端一定是N極CC端的極性一定與磁鐵B端的極性相同D因螺線管的繞法不明，故無法判斷極性答案C解析由“來拒去留”得磁鐵與螺線管之間產生相斥的作用，即螺線管的C端一定與磁鐵的B端極性相同，與螺線管的繞法無關但因為磁鐵AB的N、S極性不明，所以螺線管CD的兩端極性也不能明確，所以A、B、D錯，C對3如圖13所示，通電螺線管兩側各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行當電鍵S接通瞬間，兩銅環(huán)的運動情況是()圖13A同時向兩側推開B同時向螺線管靠攏C一個被推開，一個被吸引，但因電源正負極未知，無法具體判斷D同時被推開或同時向螺線管靠攏，因電源正負極未知，無法具體判斷答案A解析當電路接通瞬間，穿過線圈的磁通量在增加，使得穿過兩側銅環(huán)的磁通量都在增加，由楞次定律可知，兩環(huán)中感應電流的磁場與線圈中磁場方向相反，即受到線圈磁場的排斥作用，使兩銅環(huán)分別向外側移動，選項A正確4如圖14所示，金屬環(huán)所在區(qū)域存在著勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里當磁感應強度逐漸增大時，內、外金屬環(huán)中感應電流的方向為()圖14A外環(huán)順時針、內環(huán)逆時針B外環(huán)逆時針，內環(huán)順時針C內、外環(huán)均為逆時針D內、外環(huán)均為順時針答案B解析首先明確研究的回路由外環(huán)和內環(huán)共同組成，回路中包圍的磁場方向垂直紙面向里且內、外環(huán)之間的磁通量增加由楞次定律可知兩環(huán)之間的感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，再由安培定則判斷出感應電流的方向是：在外環(huán)沿逆時針方向，在內環(huán)沿順時針方向，故選項B正確5如圖15所示，A是用毛皮摩擦過的橡膠圓形環(huán)，由于它的轉動，使得金屬環(huán)B中產生了如圖所示方向的感應電流，則A環(huán)的轉動情況為()圖15A順時針勻速轉動B逆時針加速轉動C逆時針減速轉動D順時針減速轉動答案BD解析本題考查安培安則和楞次定律的應用B環(huán)中感應電流為逆時針，根據(jù)安培定則判斷可知，感應電流的磁場為垂直紙面向外，根據(jù)楞次定律能產生這樣的磁場，是由于A環(huán)旋轉時A環(huán)上負電荷定向運動產生一個垂直紙面向外減弱的磁場或者產生一個垂直紙面向里增強的磁場的結果，負電荷的運動方向與電流方向相反，根據(jù)安培定則可得出，A環(huán)逆時針加速轉動時產生方向垂直紙面向里的增強的磁場，若A環(huán)順時針減速轉動時產生垂直紙面向外的減弱的磁場故正確答案為B、D.6信用卡的磁條中有一個個連續(xù)的相反極性的磁化區(qū)，如圖16，刷卡時，當磁條以某一速度拉過信用卡閱讀器的檢測頭時，在檢測頭的線圈中產生感應電流，那么下列說法正確的是()圖16AA、B、C三位置經過檢測頭時，線圈中有感應電流產生BA、B、C三位置經過檢測頭時，線圈中無感應電流產生CA、C兩位置經過檢測頭時，線圈中感應電流方向相同DA、C兩位置經過檢測頭時，線圈中感應電流方向相反答案AD解析A、B、C三位置處于磁性過渡區(qū)，經過檢測頭時，引起線圈中磁通量變化，有感應電流產生，A對，B錯A、C兩位置磁性變化規(guī)律不同，經過檢測頭時引起線圈中磁通量變化情況相反，感應電流方向相反，C錯，D對7如圖17所示，MN，PQ為同一水平面的兩平行導軌，導軌間有垂直于導軌平面的磁場，導體ab，cd與導軌有良好的接觸并能滑動，當ab沿軌道向右滑動時，則()圖17Acd向右滑Bcd不動Ccd向左滑D無法確定答案A解析對ab應用右手定則確定回路中電流方向，應用左手定則確定cd受力后的運動方向(與磁場方向無關，也可由來拒去留直接判斷)8如圖18所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時()圖18A圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應電流產生B整個環(huán)中有順時針方向的電流C整個環(huán)中有逆時針方向的電流D環(huán)的右側有逆時針方向的電流，環(huán)的左側有順時針方向的電流答案Df，故右側的電流方向為逆時針，左側的電流方向為順時針，選D.f，故右側的電流方向為逆時針，左側的電流方向為順時針，選D.92000年底，我國宣布已研制成功一輛高溫超導磁懸浮高速列車的模型車，該車的車速已達到500km·h1，可載5人，如圖19所示就是磁懸浮的原理圖，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導線圈將超導線圈B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A上方的空中以下說法正確的是()圖19A在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流當穩(wěn)定后，感應電流消失B在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流當穩(wěn)定后，感應電流仍存在C如A的N極朝上，B中感應電流的方向如圖中所示D如A的N極朝上，B中感應電流的方向與圖中所示的相反答案BD解析線圈B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量從無到有，逐漸增加，故應在B中產生感應電流由于B是超導線圈，不會出現(xiàn)熱損耗，故B中的電流應持續(xù)存在如果明確了磁場的N極朝上，可由楞次定律得出電流方向與圖示中B環(huán)的電流方向相反10圓形導體環(huán)用一根輕質細桿懸掛在O點，導體環(huán)可以在豎直平面里來回擺動，空氣阻力和摩擦力均可不計在圖20所示的正方形區(qū)域里，有勻強磁場垂直于圓環(huán)的振動面指向紙內下列說法中正確的有()圖20A此擺振動的開始階段機械能不守恒B導體環(huán)進入磁場和離開磁場時，環(huán)中電流的方向肯定相反C導體環(huán)通過最低點時，環(huán)中感應電流最大D最后此擺在勻強磁場中振動時，機械能守恒答案ABD解析導體環(huán)在進、出磁場階段有感應電流產生，機械能轉化為電能，環(huán)全部進入磁場后，磁通量不變無感應電流11如圖21所示，空間存在兩個磁場，磁感應強度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO為其對稱軸一導線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內以恒定速度v0向右運動，當運動到關于OO對稱的位置時()圖21A穿過回路的磁通量為零B回路中感應電動勢大小為2Blv0C回路中感應電流的方向為順時針方向D回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同答案ABD解析線框關于OO對稱時，左右兩側磁通量大小相等，磁場方向相反，合磁通量為0；根據(jù)右手定則，cd的電動勢方向由c到d，ab的電動勢方向由a到b，且大小均為Blv0，閉合電路的電動勢為2Blv0，電流方向為逆時針；根據(jù)左手定則，ab和cd邊所受安培力方向均向左，方向相同，故正確的選項為A、B、D.12在“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中，首先按圖22甲接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系；當閉合開關S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央然后按圖乙所示，將電流表與副線圈B連成一個閉合回路，將原線圈A、電池、滑動變阻器和開關S串聯(lián)成另一個閉合電路(1)S閉合后，將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中，電流表的指針將如何偏轉？(2)線圈A放在B中不動時，指針如何偏轉？(3)線圈A放在B中不動，將滑動變阻器的滑片P向左滑動時，電流表指針將如何偏轉？(4)線圈A放在B中不動，突然斷開S，電流表指針將如何偏轉？圖22答案(1)向右偏轉(2)不偏轉(3)向右偏轉(4)向左偏轉13如圖23是環(huán)保型手電筒的外形環(huán)保型手電筒不需要任何化學電池作為電源，不會造成由廢電池引起的環(huán)境污染使用時只要將它搖動一分鐘，手電筒便可持續(xù)照明好幾分鐘手電筒內部有一永久磁鐵，外層有一線圈，那么這種手電筒的原理是什么？圖23答案見解析解析環(huán)保型手電筒應用了電磁感應原理，內部有磁鐵外部有線圈，搖動時，使磁鐵相對線圈運動，產生感應電流，把機械能轉換為電能，并有一電容器暫時儲存電能從而維持手電筒照明幾分鐘10