高中鲁科版物理新选修3-2第二章楞次定律和自感现象章节练习含答案解析

高中鲁科版物理新选修3-2第二章楞次定律和自感现象章节
练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法中正确的是
A．总是顺时针B．总是逆时针
C．先顺时针后逆时针D．先逆时针后顺时针
2．如图所示，闭合线圈正上方附近有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下但未插入线圈内部．在磁铁向上运动远离线圈的过程中（）
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
3．如图，电灯的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为3Ω．先合上电键K，稳定后突然断开K，则下列说法正确的是（）
A．电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相同
B．电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相反
C．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相同
D．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相反
4．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
.释放线框，它由实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
线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中（）
A．线框中感应电流方向依次为顺时针→逆时针
B．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．线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动
5．如图所示，闭合开关S后调节滑动变阻器R和R t，使同样规格的两个小灯泡A和B
都正常发光，然后断开开关．下列说法正确的是
A．再次闭合开关S时，灯泡A和B同时正常发光
B．再次闭合开关S时，灯泡B立刻正常发光，灯泡A逐渐亮起来
C．再次闭合开关S时，灯泡A立刻正常发光，灯泡B逐渐亮起来
D．闭合开关S使灯泡A、B正常发光后，再断开开关S，灯泡B立刻熄灭，灯泡A逐
渐熄灭
6．在如图所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流
表．当开关S闭合时，电流表G1指针偏向右方，那么当开关S断开时，将出现的现象
是()．
A．G1和G2指针都立即回到零点
B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
C．G1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向右方，然后缓慢地回到零点
D．G1指针立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
7．如图(a)，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对
P的支持力为F N，则( )
①t1时刻F N＞G ②t2时刻F N＞G
③t3时刻F N＜G ④t4时刻F N=G
A．①②B．①③C．①④D．②③④
8．如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3，电感L的电阻可忽略，D为理想二极管．开关K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是()
A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮然后逐渐变暗
B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮然后逐渐变暗
C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗
D．L1、L2、L3均先变亮然后逐渐变暗
二、填空题
9．如图所示，条形磁铁移近螺线管时螺线管和条形磁铁之间________（填“有”或“无”）
相互电磁作用力；螺线管中A点电势________ B点电势．（填“高于”或“低于”）
10．如图所示的电路中，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源．当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是________；当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是________．
11．如图所示，线圈A绕在一铁芯上，A中导线接有一电阻R.在把磁铁N极迅速靠近A 线圈的过程中，通过电阻R的感应电流的方向为______ 指向______ (填“P”、“Q”)；若线圈A能自由移动，则它将______ 移动(填“向左”、“向右”或“不”)．
三、实验题
12．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，相同的小灯泡A、B，电阻R，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有 ____ (填序号:①B 比A先熄灭；②A比B先熄灭；③AB一起熄灭),此时，A灯的电流方向为 ____ (填序号:①右到左；②左到右)，某同学虽经多次重复断开开关S，仍未见老师演示时出现的小灯泡A闪亮现象，他冥思苦想找不出原因..你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ____ (填序号:①电源的内阻较大；②线圈电阻偏大；③线圈的自感系数较大)
13．如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡．将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：
(1)K闭合瞬间，D1________，D2________
(2)K断开瞬间，D2________，D1________．
14．如图所示，线圈L有足够大的电感，其自身直流电阻为零，L1和L2是两个相同的小灯泡，在下面两种情况下，小灯泡亮度变化情况是：
(1)S闭合时，L1________；L2________；
(2)S断开时，L1________；L2________．
15．某学习小组利用如图所示的实验装置探究螺线管线圈中感应电流的方向．
(1)由于粗心该小组完成表格时漏掉了一部分（见表格），发现后又重做了这部分：将磁铁S极向下从螺线管上方竖直插入过程，发现电流计指针向右偏转（已知电流从右接线柱流入电流计时，其指针向右偏转），则①填________，②填________．
(2)由实验可得磁通量变化ΔΦ、原磁场B原方向、感应电流的磁场B感方向三者之间的关系：________．
四、解答题
16．如图所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈（电阻不计）A处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设垂直纸面向外为B的正方向．R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负．
参考答案
1．C
【详解】
由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确．
故选C．
2．C
【详解】
磁铁的N极朝下，穿过线圈的原磁场方向向下，磁铁向上运动远离线圈，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，由右手螺旋定则可知，线圈中产生与图中箭头方向相反的感应电流，由楞次定律中的“来拒去留”可知，磁铁远离线圈，所以磁铁和线圈相互吸引，故C正确．
3．B
【解析】
突然断开K，线圈将产生自感现象，且与电灯构成一闭合回路，此时通过电灯的电流向上，与断开前的电流方向相反，AC错；因线圈匝数足够多，产生的自感电动势比较大，即电灯会突然比原来亮一下再熄灭，B错，D对。

4．B
【解析】
A．根据右手定则，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，这时的电流新方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为
ACBA→ABCA→ACBA.故A错误；
B．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0，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，故B正确；
CD．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0，因此线框不可能做自由落体运动，故C错误，D错误．
故选B.
点睛：根据右手定则，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，然后根据楞次定律可以判断感应电流的方向，根据左手定则可以判断受力的方向．
5．B
【解析】
再次闭合开关S时，由于通过L的电流增大，线圈由于自感，所以A灯逐渐亮起来，B灯不通过线圈，立即正常发光，B正确．闭合开关S使灯泡A、B正常发光后，再断开开关S，通过L的电流减小，由于自感会产生感应电流，L，A，B组成一个闭合回路，所以两灯逐渐熄灭．D错误．
6．D
【解析】
试题分析：当开关闭合时，两表指针均向右方偏，说明电流计指针向电流流进的方向偏．当开关断开时，通过线圈的电流变小，导致线圈中产生瞬间感应电动势，相当于一个瞬间电源，线圈左端是电源正极，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，从而阻碍电流的变小，所以使得G2的指针缓慢地回到零点，而G1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，故ABC错误，D正确．
考点：本题考查了自感系数和自感现象，意在考查考生处理通电、断电瞬间灯泡亮度变化问题的能力．
7．C
【解析】
试题分析：线圈总是阻碍磁通量的变化，所以T1电流增大，磁通量变大，下面线圈阻碍变化，就向下动，所以N＞G．T2无电流变化，所以N=G
考点：楞次定律；法拉第电磁感应定律
点评：难度中等，由电流变化而产生的感应磁场去阻碍线圈磁通量的变化．同时可知：同向电流相吸，异向电流相斥
8．B
【解析】
【详解】
当K突然断开时，电感L由于自感，电流继续原方向流动，L、L1和L2构成一闭合回路，L 中电流从I1逐渐减少，则通过L1的电流也逐渐减少，L1逐渐变暗；通过L2的电流开始时比原来电流大，后逐渐变小，L2先变亮，然后逐渐变暗；当K突然断开时，电感L相当于电源，由此时二极管处于反向截止状态，故L3立即熄灭，故B正确，A、C、D错误；
故选B．
9．无低于
【详解】
条形磁铁移近螺线管时，由于螺线管不闭合，不产生感应电流，所以螺线管和条形磁铁之间无相互电磁作用力；
条形磁铁移近螺线管时，螺线管磁通量增加，根据楞次定律可知螺线管中感应电动势方向从A指向B，A端相当于电源的负极，B端相当于电源的正极，则A点电势低于B点电势．【点睛】
解决本题要明确产生感应电流的必要条件是电路必须闭合，没有感应电流，线圈不受安培力．根据楞次定律判断感应电动势的方向，即可判断电势的高低．
10．A→B；B→A
【详解】
如图，当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是从A到B．当开关断开后，R灯中原来的电流消失．通过线圈的电流要减小，穿过线圈的磁通量减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知，线圈右端相当于电源的正极，左端相当于电源的负极，则通过灯R的电流方向由B 到A．
【点睛】
本题中开关闭合的瞬间线圈中自感电动势阻碍其支路电流的增加；电键断开的瞬时，线圈相当于电源，组成新的回路；断开前后灯中电流方向相反，要根据楞次定律理解分析并加以记忆．
11．Q P 向左
【解析】
当把软铁迅速靠近A线圈的过程中，根据楞次定律，增反减同，则感应电流方向由Q到P，
由楞次定律的相对运动表述：近则斥、离则吸，可知：线圈A将向左移动．
点睛：考查理解楞次定律的应用，注意楞次定律的总结性规律：近则斥、离则吸；增则缩，减则扩；增则反，减则同．
12．③②②
【解析】
开关断开后，由于自感，线圈L相当于电源，线圈L和灯泡A、B形成回路，则AB一起熄灭．故选③．
开关断开前，流过L的电流自右向左，开关断开后，流过L的电流方向不变，则A灯的电流方向为左到右．故选②．
线圈电阻偏大，断开开关前流过L的电流较小；开关断开后，由于自感，线圈L相当于电源，其中电流逐渐减小；断开开关后线圈L和灯泡A、B形成回路，流过灯A的电流等于流过L的电流，则灯不会闪亮．故选②．
13．立刻亮而后熄灭立刻亮而后更亮立刻熄灭闪亮或变亮而后熄灭
【分析】
电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡D1构成电路回路．
【详解】
L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡．(1)K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮；(2)K闭合断开，D2立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以D1亮一下再慢慢熄灭；
【点睛】
线圈中电流变化时，线圈中产生感应电动势；线圈电流增加，相当于一个瞬间电源接入电路，线圈上端是电源正极．当电流减小时，相当于一个瞬间电源，线圈下端是电源正极．14．先亮后灭变亮先闪亮后熄灭立刻熄灭
【分析】
电感在线圈中电流发生变化时会产生一种阻碍作用，当电流增大时会产生反向电动势使电流缓慢增大，在接通瞬间看作是电阻极大；当电流减小时，会产生同向电动势，使电流缓慢减
小，相当于电源．
【详解】
(1)当S 闭合瞬时，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L 电流的增加，逐渐将灯L 1短路，L 1逐渐变暗直到熄灭，同时，L 2电流逐渐增大，变得更亮；
(2)S 断开瞬时，L 2中电流消失，故立即熄灭，而L 1中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，故L 1亮一下逐渐熄灭．
【点睛】
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源．
15．1）顺时针 向下 ΔΦ增大，B 原与B 感反向，ΔΦ减小，B 原与B 感同向
【解析】
【详解】
(1)当S 极插入时，原磁场方向向上，磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增加，故感应电流磁场方向向下，感应电流方向（附视）为顺时针方向；
(2)由实验可得磁通量变化ΔΦ、原磁场B 原方向、感应电流的磁场B 感方向三者之间的关系：ΔΦ增大，B 原与B 感反向；ΔΦ减小，B 原与B 感同向；
【点睛】
本题考查楞次定律的理解和应用．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
16．7.2×10－6C ；上极板带正电
【详解】
根据图象，结合题意可知，在0到1秒内，磁场方向向里，且大小减小，由楞次定律，则有线圈产生顺时针的电流，从而给电容器充电，电容器上极板带正电；
在1秒到2秒内，磁场方向向外，大小在增大，由楞次定律，则有线圈产生顺时针的电流，仍给电容器充电，则电容器上极板带正电；由法拉第电磁感应定律，得
1000.020.2V 0.4V 1
N B S E t ∆⋅⨯⨯=
==∆ 由电路图可得
22120.46V 0.24V 46
R E U R R R ==⨯=++ 因电容器与电阻R 2并联，则电压相等，根据电容与电量关系式，则有
Q =C U C =30×10-6×0.24C=7.2×10-6 C。