高中物理选修3-2楞次定律经典习题

楞次定律经典习题
一、选择题
1．如下图所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是( )
2.两个大小不同的绝缘金属圆环如下图所示叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是( )
A．顺时针方向
B．逆时针方向
C．左半圆顺时针，右半圆逆时针
D．无感应电流
3．如下图所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是( )
A．向右进入磁场
B．向左移出磁场
C．以ab为轴转动
D．以ad为轴转动
4．如下图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断中正确的是( )
A．释放圆环，环下落时环的机械能守恒
B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重力大
C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动
D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势
5.直导线ab放在如下图所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路．长直线导线cd和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向左滑动．关于cd中的电流下列说法正确的是( )
A．电流肯定在增大，不论电流是什么方向
B．电流肯定在减小，不论电流是什么方向
C．电流大小恒定，方向由c到d
D．电流大小恒定，方向由d到c
6．如下图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将( )
A．静止不动
B．逆时针转动
C．顺时针转动
D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向
7.如下图所示是一种延时开关．S2闭合，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，将C线路接通．当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则( )
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长
8.如下图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近
D．ab和cd相背运动，相互远离
9．(2011·庆阳模拟)现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动．经研究这种方法可以更有效地制动，它有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如下图所示，铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器．当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电流．将这个电流放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动刹死．在齿a转过虚线位置的过程中，关于M中感应电流的说法
正确的是( )
A．M中的感应电流方向一直向左
B．M中的感应电流方向一直向右
C．M中先有自右向左、后有自左向右的感应电流
D．M中先有自左向右、后有自右向左的感应电流
10．如下图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图
乙所示．在0～T
2
时间内，长直导线中电流向上，则线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )
A．0～T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向
B．0～T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向C．0～T时间内线框受安培力的合力向左
D．0～T
2
时间内线框受安培力的合力向右，
T
2
～T时间内线框受安培力的合力向左
楞次定律经典习题答案
1.[解析] 根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．故C项正确．同理分析可知D项正确．
2. [解析] 根据安培定则，当大圆环中电流为顺时针方向时，圆环所在平面内的磁场是垂直于纸面向里的，而环外的磁场方向垂直于纸面向外，虽然小圆环在大圆环里外的面积一样，但环里磁场比环外磁场要强，净磁通量还是垂直于纸面向里．由楞次定律知，感应电流的磁场阻碍“×”方向的磁通量的增强，应垂直于纸面向外，再由安培定则得出小圆环中感应电流的方向为逆时针方向，B选项正确．
3.[解析] ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a指向b，由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流，当然也可以用楞次定律判断当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针的感应电流，故B 正确，当以ab或ad为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线无电流产生，故C、D错．
4. [解析] 由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出)，故C对D错．
5.[解析] ab向左滑动，说明通过回路的磁通量在减小，通过回路的磁感应强度在减弱，通过cd的电流在减小，与电流方向无关．
6.[解析] 当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，线圈ab的磁通量增加，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动．
7. [解析] S1断开时，A线圈中电流消失，磁通量减少，B线圈中产生感应电流，阻碍线圈中磁通量的减少，A错，B对；若断开S2，B线圈无感应电流，磁通量立即减为零，不会有延时作用，C对，D错．
8.[解析] 电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据楞次定律可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体棒要相向运动，相互靠拢．
9.[解析] 由楞次定律知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”．由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感应电流的磁场总要阻碍原磁场增强，由安培定则可知M中感应电流的方向为自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，由楞次定律及安培定则知，M 中感应电流方向为自右向左，D选项正确．
10. [解析] 0～T 2
时间内，电流i 在减小，闭合线框内的磁通量必然在减小，由楞次定律可以判断线框中感应电流方向为顺时针方向，而且0～T 2
时间内线框受安培力的合力应向左；同理，可以判断在T 2
～T 时间内，电流i 在反向增大，闭合线框内的磁通量必然在增大，由楞次定律可以判断线框中感应电流方向也为顺时针方向，故A 项对B 项错；而且T 2
～T 时间内线框受安培力的合力应向右，C 、D 两项错误．。