高中物理-楞次定律 练习

高中物理-楞次定律练习
(时间：40分钟分值：100分)
[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.如图所示,水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环,其中B接电源,在接通电源的瞬间,A、C两环( )
A．都被B吸引
B．都被B排斥
C．A被吸引,C被排斥
D．A被排斥,C被吸引
B[在接通电源的瞬间,环B可等效看作条形磁铁,左侧为N极,右侧为S极．穿过A、C 两环的磁通量增加,由楞次定律可知,为阻碍其增加,A、C两环均远离B环,故B项正确．] 2．如选项图所示,一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的轴线运动,使圆环内产生了感应电流．下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是( )
D[选项A,磁场向上减弱,由增反减同知感应电流为俯视逆时针,选项A错误；选项B,磁场向上增强,由增反减同知感应电流为俯视顺时针,选项B错误；选项C,磁场向下减弱,由增反减同知感应电流为俯视顺时针,选项C错误；选项D,磁场向下增强,由增反减同知感应电流为俯视逆时针,选项D正确．]
3.如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( )
A．向左
B．向右
C．垂直纸面向外
D．垂直纸面向里
B[当MN中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,线圈所受安培力的合力方向向右,选项B正确．]
4．如图所示,当磁场的磁感应强度B增强时,内、外金属环上的感应电流的方向应为( )
A．内环顺时针,外环逆时针
B．内环逆时针,外环顺时针
C．内、外环均为顺时针
D．内、外环均为逆时针
A[磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向,即外环逆时针,内环顺时针,选项A正确．]
5.某实验小组用如图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方向是( )
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
D[(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：线圈中感应电流产生的磁场方向向上．
(4)应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即从b→G→a.
同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中,向下的磁通量减小,由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视),电流从a→G→b.]
6.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是( )
A．ab中的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
D[A错：根据楞次定律,ab中感应电流方向由a到b.
B错：根据E＝ΔB
Δt
·S,因为
ΔB
Δt
恒定,所以E恒定,根据I＝
E
R＋r
知,回路中的感应电流恒定．
C错：根据F＝BIl,由于B减小,安培力F减小．
D对：根据平衡条件,静摩擦力f＝F,故静摩擦力减小．]
二、非选择题(14分)
7．如图所示,在一根较长的铁钉上,用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连,使CD平放在静止的小磁针的正上方,与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间,小磁针N 极的偏转情况．线圈A中电流稳定后,小磁针又怎样偏转？
解析：在开关合上的瞬间,线圈A内有了由小变大的电流,根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知,线圈B内感应电流的磁场应
该阻碍线圈B内的磁通量的增加,即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里,因此,小磁针N极应该向纸内偏转．线圈A内电流稳定后,CD内不再有感应电流,所以,小磁针又回到原来的位置．
答案：见解析
[能力提升练]
一、选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分)
1.如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,从纸外向纸内看,线框ab将( )
A．保持静止不动
B．逆时针转动
C．顺时针转动
D．发生转动,但因电源极性不明,无法确定转动方向
C[无论电源极性如何,两电磁铁中间的区域内均产生水平方向的匀强磁场,当滑片P自左向右滑动时,电流减小,穿过导线框ab的磁通量减少,由楞次定律的“动态规律”知,线框ab 应顺时针转动．故选项C正确．]
2.(多选)如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引的是 ( )
A．向右做匀速运动B．向左做减速运动
C．向右做减速运动D．向右做加速运动
BC[当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A项错误；当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B项正确；同理可判定C项正确,D项错误．]
3.如图所示,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,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 ( )
A．金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
B[胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大,根据右手螺旋定则知,通过B的磁通量向下,且增大,根据楞次定律,感应电流引起的效果阻碍原磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小．故B项正确,A、C、D项错误．]
4.(多选)如图所示,一根长导线弯曲成“”形,通以直流电I,正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中,下列判断正确的是( )
A．金属环中无感应电流产生
B．金属环中有逆时针方向的感应电流
C．悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力
D．悬挂金属环C的坚直线的拉力小于环的重力
BC[Φ＝BS,S不变,I增大,B增大,所以有感应电流产生,A项错误．由楞次定律得,感应电流方向沿逆时针,B正确．由圆的上半部分B大于下半部分,所以安培力以上半圆为主,I方向
向左,B垂直纸面向里,F
安方向向下,所以F
拉
＝mg＋F
安
,拉力大于重力,C项正确,D项错误．]
5．如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B,线圈A中通入如图乙所示的电流,t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示),则下列说法中不正确的是( )
甲乙
A．在t
1～t
2
时间段内,线圈B内有顺时针方向的电流,线圈B有扩张的趋势
B．在t
1～t
2
时间段内,线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里
C．在0～t
1
时间段内,线圈B内有逆时针方向的电流
D．在0～t
1
时间段内,线圈B有收缩的趋势
C[在t
1～t
2
时间段内,线圈A中的电流为逆时针方向,产生的磁场垂直纸面向外且是增大
的,由此可判定线圈B中的电流为顺时针方向,产生的磁场方向垂直纸面向里,线圈A、B中电流方向相反,相互排斥,线圈B有扩张趋势,故A、B项正确；在0～t
1
时间段内,线圈A中的电流为顺时针方向,产生的磁场垂直纸面向里且是减小的,线圈B内有顺时针方向的感应电流,线圈
A、B相互吸引,线圈B有收缩的趋势,C项错误,D项正确．]
二、非选择题(20分)
6．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后,自己制作了一个手动手电筒．如图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈也来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a、b两点关于O点对称．
(1)试分析其工作原理；
(2)灯泡中的电流方向是否变化？
解析：(1)线圈来回滑动时,穿过线圈的磁通量不断变化,线圈中产生感应电流,灯泡发光．
(2)线圈由a滑至b过程中,磁场方向向左,穿过线圈的磁通量先减小后增加,根据楞次定律,灯泡中电流方向先由右向左,后由左向右．
同样可判断线圈由b滑至a过程中,灯泡中电流方向先由右向左,后由左向右．所以灯泡中电流方向不断变化．
答案：见解析。