高中物理 第四章 习题课一 楞次定律的应用练习(含解析)新人教版选修3-2

习题课一楞次定律的应用1. 如图所示,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金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是( B )A.磁铁插向左环,横杆发生转动B.磁铁插向右环,横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动解析:左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动.右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,小环受安培力,横杆将发生转动,故B正确.2.(2019·甘肃兰州四中期中)(多选)如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是( CD )A.铁B.木C.铜D.铝解析:铁球被磁化后受到引力做加速运动,选项A错误;磁场对木块无任何作用,木块做匀速运动,选项B错误.铜、铝是金属,金属小球可看做由许多线圈构成,在向磁铁方向运动过程中,由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场,穿过金属线圈中的磁通量会发生改变,会产生感应电流,根据楞次定律的推论,来拒去留,它们的速度会减小,选项C,D正确.3.(2019·江西龙南中学月考)(多选)如图所示,虚线矩形abcd为匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,圆形金属环以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动.图中给出的是圆环的四个可能到达的位置,则圆环速度可能为零的位置是( AD )解析:当圆形金属环进入磁场时,会受到磁场对它的阻力,所以A中圆环的位置的速度可能是零,选项A正确;圆环完全进入磁场后,圆环中不再产生感应电流,故它也不再受到安培力的作用,所以圆环在磁场中一旦进入后,其速度不可能为零,故选项B,C错误;在圆环运动出磁场时,磁场也会对圆环有一个吸引力阻碍它的离开,故D的位置速度可能为零,选项D正确.4.如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行.当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是( A )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,因电源正负极未知,无法具体判断解析:当电路接通瞬间,穿过螺线管的磁通量在增加,使得穿过两侧铜环的磁通量都在增加,由楞次定律推论“增离减靠”可知,两铜环分别向外侧移动,选项A正确.5.(多选)如图所示,在水平面上有一固定的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( BD )A.若磁场方向竖直向上并增大时,杆ab将向右移动B.若磁场方向竖直向上并减小时,杆ab将向右移动C.若磁场方向竖直向下并增大时,杆ab将向右移动D.若磁场方向竖直向下并减小时,杆ab将向右移动解析: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,回路中磁通量变大,由楞次定律知杆ab将向左移动,反之,杆ab将向右移动,选项B,D正确.6.(2019·江西九江一中月考)如图所示,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向下滑动,下列表述正确的是( B )A.穿过线圈a的磁通量减少B.从上往下看,线圈a中将产生逆时针方向的感应电流C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力将减小解析:当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,从而判断出穿过线圈a的磁通量增加,方向向下,选项A错误;根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针,选项B正确;再根据微元法将线圈a无限分割,根据左手定则不难判断出线圈a有收缩的趋势,或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加,只有线圈面积减小时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a应有收缩的趋势,选项C错误;开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力,当滑动触头向下滑动时,可以用“等效法”,即将线圈a和b看做两个条形磁铁,不难判断此时两磁铁的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,选项D错误.7.(2019·上海金山中学期中)如图所示,用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的上弧中点连接并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0远小于L.先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦.下列说法正确的是( B )A.金属线框从右侧进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB.金属线框从左侧进入磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D.金属线框从右侧下落通过磁场后可以摆到与右侧下落时等高的地方解析:金属线框从右侧进入磁场时,由楞次定律判断电流的方向为a→d→c→b→a,选项A错误;金属线框从左侧进入磁场时,由于电磁感应,产生电流,根据楞次定律判断电流的方向为a→d →c→b→a,选项B正确;根据能量转化和守恒,线圈每次经过边界时都会消耗机械能,故金属线框dc边进入磁场的速度大于ab边离开磁场的速度大小,金属线框从右侧下落通过磁场后在左侧摆到的高度小于下落时的高度,选项C,D错误.8.(2019·河南新乡月考)(多选)如图所示,两个线圈A和B分别通以电流I1,I2,为使线圈B中的电流增大,下列措施有效的是( BCD )A.保持线圈的相对位置不变,增大A中的电流B.保持线圈的相对位置不变,减小A中的电流C.保持A中的电流不变,将线圈A向右平移D.保持A中的电流不变,将线圈A向上平移解析:由楞次定律可知,线圈B中电流要增大,也就是说线圈B中向上的磁场增大,为产生这样的效果,必须要做到使线圈B中向上的磁场减弱.根据“增反减同”,选项A使线圈B中向上的磁场增加,而选项B使线圈B中向上的磁场减弱,选项A无效,B有效;将线圈A向右平移,线圈B中的磁场减弱,B中产生的感应电流的方向与原电流的方向相同,所以B中的电流增大,选项C 有效;将线圈A向上平移,线圈B中向上的磁场减弱,B中产生的感应电流的方向与原电流的方向相同,所以B中的电流增大,选项D有效.9.(2019·山东潍坊月考)如图所示,线框由A位置开始下落,在磁场中受到的安培力如果总小于重力,则它在A,B,C,D四个位置(B,D位置恰好线框有一半在磁场中)时,加速度关系为( B )A.a A>a B>a C>a DB.a A=a C>a B>a DC.a A=a C>a D>a BD.a A=a C>a B=a D解析:线框在A,C位置时只受重力作用,加速度a A=a C=g,线框在B,D位置时均受两个力作用,其中安培力向上,重力向下,由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小为a=g-<g;又线框在D点时速度大于B点速度,即F D>F B,所以a D<a B,因此加速度的关系为a A=a C>a B>a D,选项B正确,A,C,D 错误.10.(2018·江西新余一中期末)如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是( C )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:当条形磁铁靠近铝环的过程中,穿过铝环的磁通量增加,两环为了阻碍磁通量的增加,应向条形磁铁左端磁场越来越弱的方向运动,即两铝环同时向左运动,由于两铝环上感应电流方向相同,故将相互吸引,而使间距变小,选项C正确.11.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的.电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左端的金属环被弹射出去.现在在固定线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,电阻率ρ铜<ρ铝.则合上开关S的瞬间( B )A.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射B.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向C.若将铜环放置在线圈右方,环将向左运动D.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力解析:线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,由楞次定律可知,环中电流由左侧看为顺时针,选项B正确;电池正负极调换后,金属环受力向左,故仍将向左弹出,选项A错误;若环放在线圈右方,环将向右运动,选项C错误;由于铜环的电阻较小,铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力要大于铝环,选项D错误.12.(2018·福建厦门期中)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Q,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 )A.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小B.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大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解析: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,形成环形电流,环形电流的大小增大,根据安培定则知,通过B线圈的磁通量向下,且增大,根据楞次定律的推广应用,可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,选项A正确.13.如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中( B )A.线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCAB.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D.线框做自由落体运动解析:根据安培定则,通电直导线的磁场在上方向外,下方向里;离导线近的地方磁感应强度大,离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程,向外的磁感应强度增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线时,上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加,先是向外的磁通量减小,之后变成向里的磁通量,并逐渐增大,直至最大,根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流.向里的磁通量变成最大后,继续向下运动,向里的磁通量又逐渐减小,这时的电流方向又变成了顺时针,即感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,选项A错误;根据A中的分析,穿越导线时,上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加,先是向外的磁通量减小,一直减小到零,之后变成向里的磁通量,并逐渐增大.这一过程是连续的,始终有感应电流存在,选项B正确;根据楞次定律,感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动,故受安培力的方向始终向上,不是零,因此线框不可能做自由落体运动,选项C,D错误.14.(多选)如图所示,水平放置的条形磁铁中央,有一闭合金属弹性圆环,条形磁铁中心线与弹性环轴线重合,现将弹性圆环均匀向外扩大,下列说法中正确的是( BD )A.穿过弹性圆环的磁通量增大B.从左往右看,弹性圆环中有顺时针方向的感应电流C.弹性圆环中无感应电流D.弹性圆环受到的安培力方向沿半径向里解析:磁感线是闭合曲线,磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和,环中磁铁内部磁感线比磁铁外部磁感线多,外部的磁感线与内部的磁感线方向相反,外部的磁感线将内部磁感线抵消一部分.现将弹性圆环均匀向外扩大,则磁铁外部磁感线条数多,将内部磁感线抵消多,导致磁通量变小,则由楞次定律得,从左向右看,产生顺时针方向的感应电流,在外部磁感线的作用下,根据左手定则可知,弹性圆环受到的安培力方向沿半径向内,选项B,D正确.15.(2019·陕西宝鸡质检)(多选)如图所示,一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入EF极板间,突然发现电子向E板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的时刻可能是( AD )A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合后断开瞬间C.开关S是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动时D.开关S是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动时解析:若开关S闭合,由安培定则可知,左侧螺线管右端为N极;发现电子向E板偏转,说明E,F 两板的电势φE>φF,即右侧螺线管中产生了流向E板的电流,由安培定则可知,右侧螺线管左端为N极,如图所示;由楞次定律可知,左侧螺线管中电流增大,选项A,D正确.。