高中物理选修3-2课时作业13：4.3楞次定律

3 楞次定律
题组一对楞次定律的理解和应用
1．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是()
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场的磁通量的变化
D．与引起感应电流的磁场方向相同
2．某实验小组用如图1所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流的方向是()
图1
A．a→G→b B．先a→G→b，后b→G→a
C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b
3.1931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S极的磁单极子从上向下穿过如图2所示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈的感应电流是()
图2
A．先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流
B．先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流
C．顺时针方向持续流动的感应电流
D．逆时针方向持续流动的感应电流
4．1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图3所示．通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件．关于该实验，下列说法正确的是()
图3
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流
C．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流
D．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
5．(多选)如图4所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁的运动可能是()
图4
A．向下运动B．向上运动C．向左运动D．以上都不可能
6．如图5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，以下各种说法中正确的是()
图5
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．将圆环拉出磁场的过程中，当环全部处在磁场中运动时，也有感应电流产生
7.如图6所示，金属线框与直导线AB在同一平面内，直导线中通有电流I，若将线框由位置1拉至位置2的过程中，线框中感应电流的方向是()
图6
A．先顺时针，后逆时针，再顺时针
B．始终顺时针
C．先逆时针，后顺时针，再逆时针
D．始终逆时针
8.(多选)闭合线圈abcd在磁场中运动到如图7所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是()
图7
A．向右进入磁场B．向左移出磁场
C．以ab为轴转动D．以cd为轴转动
9．(多选)北半球地磁场的竖直分量向下．如图8所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置一个边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是()
图8
A．若使线框向东平动，则a点的电势比b点的电势低
B．若使线框向北平动，则a点的电势比b点的电势低
C．若以ab为轴将线框向上翻转，则线框中感应电流方向为a→b→c→d→a
D．若以ab为轴将线框向上翻转，则线框中感应电流方向为a→d→c→b→a
题组二右手定则的应用
10.两根相互平行的金属导轨水平放置于图9所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()
图9
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力水平向左
D．磁场对导体棒AB的作用力水平向右
11．(多选)如图10所示，导体棒AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通．当导体棒AB水平向左移动时()
图10
A．导体棒AB中感应电流的方向为A到B
B．导体棒AB中感应电流的方向为B到A
C．导体棒CD水平向左移动
D．导体棒CD水平向右移动
12.如图11所示，MN、PQ为同一水平面的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场(图中未画出)，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动，当导体ab沿轨道向右滑动时，则()
图11
A．cd向右滑B．cd不动C．cd向左滑D．无法确定
13．如图12所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A、O分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触．若使金属圆盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来，下列说法正确的是()
图12
A．电阻R中有Q→R→P方向的感应电流
B．电阻R中有P→R→Q方向的感应电流
C．穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R中无感应电流
D．调换磁铁的N、S极同时改变金属圆盘的转动方向，R中感应电流的方向也会发生改变
[答案]精析
1．C[感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．]
2．D[条形磁铁进入线圈的过程中：①确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下．②明确闭合回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加．③由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中的感应电流产生的磁场方向向上．④应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即：电流的方向从b→G→a.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减少，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)，即：电流的方向从a→G→b.]
3．C[S磁单极子靠近超导线圈时，线圈中磁通量向上增加，由楞次定律可以判断，从上向下看感应电流为顺时针方向；当S磁单极子远离超导线圈时，线圈中磁通量向下减少，感应电流方向仍为顺时针方向，C正确．]
4．D[在滑片不动的情况下，A线圈中通过的是恒定电流，产生的磁场是恒定的，所以B 线圈中不产生感应电流，所以选项A、B错误；在滑片移动增大电阻R的过程中，A线圈中通过的是逐渐减弱的电流，即线圈B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可判断得知，电流表中的电流从b→a，故选项C错误，D正确．]
5．BC[本题可通过逆向应用楞次定律来判定．由感应电流方向A→R→B，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下；运用楞次定律判得螺线管内磁通量的变化应是向下减少或向上增大；由条形磁铁的磁感线分布知，螺线管内原磁场是向下的，故应是磁通量减少，即磁铁向上运动或向左、向右平移，所以正确的选项是B、C.]
6．B[圆环中感应电流的方向，取决于圆环中磁通量的变化情况，向左或向右将圆环拉出磁场的过程中，圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同，即都垂直纸面向里，可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向．圆环全部处在磁场中运动时，虽然导线做切割磁感线运动，但环中磁通量不变，只有圆环离开磁场，环的一部分在磁场中，另一部分在磁场外时，环中磁通量才发生变化，环中才有感应电流．B选项正确．]
7．C8.BCD
9．AC[线框向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A对；同理，线框向北平动，则a、b电势相等，高于c、d两点电势，B错；以ab为轴将线框向上翻转，向下的磁通量减少了，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，则C对，D错．] 10．B[当导体棒AB向右运动时，由右手定则可以判断回路中感应电流方向为A→C→D→B→A，再根据左手定则进一步确定导体棒CD的受力方向水平向右，导体棒AB 受力方向水平向左．]
11．AD[当导体棒AB向左移动时，由右手定则可判断回路中感应电流方向为A→B→C→D→A，故A项正确，B项错误；再根据左手定则可确定CD棒受力水平向右，故C项错误，D项正确．]
12．A[对ab应用右手定则确定回路中电流方向，应用左手定则确定cd受力后的运动方向，与磁场的方向无关．本题也可用“来拒去留”直接判断．]
13．B[根据右手定则可判断出R中有P→R→Q方向的感应电流，B正确，A、C错．D 选项中流过R的感应电流方向不变，D错．]。