人教版高中物理选修3-23.楞次定律

高中物理学习材料
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第4章第3节
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1．根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定()
A．阻止引起感应电流的磁通量变化B．阻碍引起感应电流的磁通量变化
C．使电路磁通量为零D．阻碍引起感应电流的磁场
解析：感应电流的磁场阻碍的是磁通量的变化，而不是磁场本身，故B对，D错；阻碍并不是阻止，只是延缓了变化，最终结果不受影响，故A、C错．
答案： B
2．(2010·海南卷)1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端．由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈．此项发明是()
A．新型直流发电机B．直流电动机
C．交流电动机D．交流发电机
解析：本题考查有关物理学史和电磁感应及电动机等知识，意在考查考生对电磁学的发展过程的了解．题中说明把一发动机发的电接到了另一发动机的输出端，必然使这台发动机通过电流，电流在磁场中必定受到安培力的作用，在安培力的作用下一定会转动起来，这就成了直流电动机，故正确答案为B.
答案： B
3.如右图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时()
A．环A有缩小的趋势B．环A有扩张的趋势
C．螺线管B有缩短的趋势D．螺线管B有伸长的趋势
解析：当B中通过的电流减小时，穿过A线圈的磁通量减小，产生感应电流，由楞次定律可以判断出A线圈中有顺时针方向的感应电流(左边看)，又根据左手定则，线圈各部分受沿径向向里的安培力，所以A线圈有缩小的趋势，故A正确；另外，螺线管与环之间的引力减小．故螺线管有伸长的趋势，故D正确．
答案：AD
4．(2011·长沙高二检测)如下图所示，螺线管与电流表组成闭合电路，条形磁铁位于螺线管上方，下端为N极，则当螺线管中产生的感应电流()
A．方向与图示方向相同时，磁铁靠近螺线管
B．方向与图示方向相反时，磁铁靠近螺线管
C．方向与图示方向相同时，磁铁远离螺线管
D．方向与图示方向相反时，磁铁远离螺线管
解析：磁铁靠近螺线管时，根据楞次定律，螺线管中感应电流方向与图示方向相同，A对，B错；磁铁远离螺线管时，根据楞次定律，螺线管中感应电流方向与图示方向相反，C错，D对．
答案：AD
5．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，以下各种说法中正确的是()
A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的
C．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿逆时针方向的
D．环在离开磁场之后，仍然有感应电流
解析：不管将金属圆环从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的减少．感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的．B正确，A、C错误．另外在圆环离开磁场后，无磁通量穿过圆环，该种情况无感应电流，故D错误．答案： B
6.如右图所示，使通电导线在垂直纸面的平面内以虚线CD为轴逆时针(从左向右看)转动时，A、B两线圈的运动情况是()
A．从左向右看，A逆时针转动，B顺时针转动
B．从左向右看，A顺时针转动，B逆时针转动
C．从左向右看，A、B都逆时针转动
D．从左向右看，A、B都顺时针转动
解析：通电直导线产生的磁场在导线的左侧垂直于纸面向外，在导线的右侧垂直于纸面向里，当导线在垂直纸面的平面内以虚线CD为轴逆时针(从左向右看)转动时，会使穿过线圈A、B的磁通量减少，根据楞次定律可知，为了阻碍磁通量的减少，两线圈都会随通电直导线一起逆时针转动．
答案： C
7.如右图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是()
A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距不变
C．同时向左运动，间距变小D．同时向右运动，间距增大
解析：两环中产生的感应电流的磁场阻碍磁铁的相对运动，故两环均向左运动，又由于左环中感应电流比右环小，且磁铁在左环处的磁感应强度更小一些，所以右环比左环向左运动的快一些，故两环的间距变小，应选C.
答案： C
8．如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正
下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆
环的面积S和橡皮绳的长度l将()
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
解析：当通电导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要反抗磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行反抗，二是用远离直导线的方式进行反抗，故D正确．
答案： D
9．一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是(如下图所示)()
A．线框做加速运动，加速度a＜g B．线框做匀速运动
C．线框做减速运动D．线框会反跳回原处
解析：当线框下落进入磁场过程中，感应电流的磁场将阻碍线框进入磁场，这就说明进入磁场时产生的感应电流使线框受到向上的安培力，且大小与进入磁场时的速度有关，设为F.
如果F＝mg，线框将匀速进入磁场．
如果F＜mg，线框将加速进入磁场，加速度小于g.
如果F＞mg，线框将减速进入磁场．
由此可见，线框进入磁场的运动特点是由其自由下落的高度h决定的(对于确定的线圈)，A、B、C三种情况均有可能．但D项所示情况绝不可能，因为线框进入磁场，才会受到向上的安培力，受到安培力是因为有电流，可见在磁场中已经有一部分机械能转化为电能，机械能不守恒，故线框绝不会反跳回原处．
答案：ABC
10．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如下图所示的电路中，其中R 为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是()
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
解析：由楞次定律及左手定则可知：只要线圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，则N受排斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁通量减少，则N受吸引而向左．故C选项正确．
答案： C
11．如图所示，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在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()
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
解析：MN向右
运动
――→
左手
定则
MN中电
流M→N
――→
安培
定则
L1中电流
的磁场向上――→
楞次
定律
⎣
⎢
⎢
⎢
⎡L2在L1处
的磁通量
向上且减小
――→
安培
定则
PQ中电
流Q→P
且减小
――→
右手
定则
PQ向
右减速
L2在L1
处的磁
通量向
下且增大
――→
安培
定则
PQ中电
流P→Q
且增大
―
―→
右手
定则
PQ向
左加速
答案：BC
二、非选择题
12．如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________(选填“收缩”或“扩张”)趋势，圆环内产生的感应电流________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．
解析：(1)由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，由右手定则知abcd回路中产生逆时针方向的感应电流．
(2)由于ab金属棒由静止开始向右运动，速度增大，感应电流增大，因而回路abcd中感应电流产生的磁场也随之增大．
(3)由左手定则判断ab金属棒受到的安培力方向向左，与恒力F的方向相反，且安培力随电流的增大而增大，故ab金属棒的加速度随速度增大而减小，即ab金属棒做加速度减小的加速运动．
(4)加速度减小，速度增加变慢，感应电流增大变慢，回路abcd中感应电流的磁感应强度增加变慢．
(5)圆环L处于回路abcd的感应电流的磁场中，由于磁感应强度增大，穿过L的磁通量增加，由楞次定律可知，圆环L有收缩面积的趋势，以阻碍磁通量的增加．
(6)圆环L中产生的感应电流的变化：由于圆环L所处磁感应强度增加变慢，故穿过圆
环的磁通量增加变慢，所以圆环L中产生的感应电流变小．答案：收缩变小。