2024-2025版高中物理第四章電磁感應(yīng)3楞次定律課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選修3-2

PAGE10-楞次定律(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法正確的是()A.依據(jù)楞次定律知:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)肯定阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的減弱C.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可能相同,也可能相反D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),必需用安培定則確定感應(yīng)電流的方向【解題指南】解答本題要留意以下三點(diǎn):(1)楞次定律的實(shí)質(zhì)是確定了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是要阻礙原磁通量的改變。(2)若原磁通量增大則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通量反向;若原磁通量減小則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通量同向。(3)磁場(chǎng)與電流的關(guān)系用安培定則來確定?！窘馕觥窟xC。由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變,A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙電路中的原磁通量的改變,不是阻礙原磁場(chǎng),B錯(cuò)誤;由楞次定律知,假如是因磁通量的削減而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同,阻礙磁通量的削減;假如是因磁通量的增加而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反,阻礙磁通量的增加,C正確;導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)干脆用右手定則確定感應(yīng)電流的方向;若閉合回路磁通量改變,由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,然后用安培定則確定感應(yīng)電流的方向,D錯(cuò)誤。2.如圖所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),螺線管正下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)。導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按選項(xiàng)中哪一種圖線隨時(shí)間改變時(shí),導(dǎo)體圓環(huán)對(duì)桌面的壓力將小于環(huán)的重力()【解析】選D。若abcd區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)勻稱改變,則會(huì)產(chǎn)生恒定的電流,螺線管中電流不變,其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也不變,則導(dǎo)體圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)體圓環(huán)對(duì)桌面的壓力等于重力,故A、B錯(cuò)誤;要使導(dǎo)體圓環(huán)對(duì)桌面的壓力小于重力,則螺線管對(duì)導(dǎo)體圓環(huán)要有引力,由楞次定律可知穿過導(dǎo)體圓環(huán)的磁通量應(yīng)當(dāng)變小,故螺線管中的電流變小,因此abcd區(qū)域的磁通量改變率應(yīng)當(dāng)越來越小,故C錯(cuò)誤,D正確。故選D。【加固訓(xùn)練】如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個(gè)磁鐵。假如在磁鐵的下端的水平桌面上放一個(gè)固定的閉合線圈,并使磁極上下振動(dòng)。磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,說法正確的是()A.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力始終向上B.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力先向上再向下C.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力始終向下D.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力先向下再向上【解析】選A。依據(jù)楞次定律的“來拒去留”,則當(dāng)磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,形成感應(yīng)磁場(chǎng),從而阻礙磁鐵的向下運(yùn)動(dòng),則線圈給它的磁場(chǎng)力始終向上,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3.如圖所示,兩個(gè)線圈的繞向相同,其中右側(cè)線圈與電流表構(gòu)成閉合回路,要使得右側(cè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流由c到d流過電流表,且電流表示數(shù)恒定,則左側(cè)線圈中的電流隨時(shí)間改變的圖象可能是(規(guī)定左側(cè)線圈中從a到b的電流方向?yàn)檎较?()【解析】選A。當(dāng)右側(cè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流由c到d流過電流表時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右;依據(jù)楞次定律可知,穿過線圈的磁通量若方向向右,則正在減小,若穿過線圈的磁通量的方向向左,則正在增大;依據(jù)安培定則可知,此時(shí)左側(cè)線圈中的電流隨時(shí)間改變是從a到b正在增大,或電流的方向從b到a,正在減小。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】反向應(yīng)用楞次定律的技巧有部分題目是知道感應(yīng)電流的方向,而去確定磁場(chǎng)是如何改變的,這是反向應(yīng)用楞次定律,應(yīng)留意以下三點(diǎn):(1)各個(gè)物理量之間的關(guān)系依舊為楞次定律的關(guān)系。(2)各個(gè)物理量確定的先后關(guān)系有所改變。(3)物理量確定的難度比一般楞次定律的難度略微大點(diǎn)。4.如圖所示,閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N極朝下。當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(未插入線圈內(nèi)部)()A.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭的方向相同,磁鐵與線圈相互吸引B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭的方向相反,磁鐵與線圈相互排斥C.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭的方向相反,磁鐵與線圈相互吸引D.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭的方向相同,磁鐵與線圈相互排斥【解析】選D。當(dāng)磁鐵N極朝下,向下運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量向下,且增大,依據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加,方向向上,則線圈中的電流方向與箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥。故A、B、C錯(cuò)誤,D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體棒ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時(shí),導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)狀況是()A.一起向左運(yùn)動(dòng)B.一起向右運(yùn)動(dòng)C.ab和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近D.ab和cd相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離【解析】選C。方法一:電流增加時(shí),電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場(chǎng)增加,回路磁通量增加,依據(jù)楞次定律可知,回路產(chǎn)生逆時(shí)針方向電流;ab邊電流方向向下,所受安培力向右,cd邊電流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確。方法二:電流增加時(shí),電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場(chǎng)增加,回路磁通量增加,依據(jù)楞次定律可知,回路要減小面積以阻礙磁通量的增加,因此,兩導(dǎo)體棒要相向運(yùn)動(dòng),相互靠近,C項(xiàng)正確。5如圖所示,紙面內(nèi)沿x軸和y軸放有通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線,兩導(dǎo)線中電流大小與改變完全相同。四個(gè)閉合圓形線圈在四個(gè)象限中對(duì)稱放置。當(dāng)x軸的導(dǎo)線中電流方向沿x軸正方向,y軸的導(dǎo)線中電流方向沿y軸正方向,兩電流同時(shí)增大時(shí),a、b、c、d四個(gè)相同的圓形線圈中的感應(yīng)電流狀況為()A.a線圈中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.b線圈中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.c線圈中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流D.d線圈中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流【解析】選D。由右手螺旋定則可判定通電導(dǎo)線磁場(chǎng)的方向。由矢量合成可知,穿過a、c的磁通量為零,當(dāng)電流改變時(shí)不行能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A、C錯(cuò)誤;b線圈中有向外的磁通量,依據(jù)楞次定律,當(dāng)導(dǎo)線中電流增加時(shí)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;d線圈中有向里的磁通量,依據(jù)楞次定律,當(dāng)導(dǎo)線中電流增加時(shí)會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)D正確。【加固訓(xùn)練】如圖表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,分析各圖中感應(yīng)電流的方向,在導(dǎo)體中由a→b的是()【解析】選A。以上四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,應(yīng)用右手定則推斷可得:A中電流由a→b,B中電流由b→a,C中電流沿a→c→b→a方向,D中電流由b→a。6.航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示,在固定線圈左右兩側(cè)對(duì)稱位置放置兩個(gè)閉合金屬圓環(huán),鋁環(huán)和銅環(huán)的形態(tài)、大小相同,已知銅的電阻率較小,則合上開關(guān)S的瞬間()A.兩個(gè)金屬環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)B.兩個(gè)金屬環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.銅環(huán)受到的安培力小于鋁環(huán)受到的安培力D.從左側(cè)向右看,鋁環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向【解析】選D。若環(huán)放在線圈兩邊,依據(jù)“來拒去留”可得,合上開關(guān)S的瞬間,環(huán)要阻礙磁通量增大,則環(huán)將向兩邊運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B錯(cuò)誤;由于銅環(huán)的電阻較小,故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大;故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán),故C錯(cuò)誤;線圈中電流為右側(cè)流入,磁場(chǎng)方向?yàn)橄蜃?在閉合開關(guān)的瞬間,磁場(chǎng)變強(qiáng),則由楞次定律可知,電流由左側(cè)向右看為順時(shí)針,故D正確。二、非選擇題(本題共2小題,共24分)7.(10分)如圖是做探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件試驗(yàn)的器材。(1)在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線把它們連成試驗(yàn)電路。(2)有哪些操作可以使靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)()A.閉合開關(guān)B.斷開開關(guān)C.保持開關(guān)始終閉合 D.將線圈A從B中拔出(3)假設(shè)在開關(guān)閉合的瞬間,靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn),則當(dāng)線圈A向上拔出的過程中,靈敏電流計(jì)的指針向______(選填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)。

【解析】(1)將靈敏電流計(jì)與大線圈B組成閉合回路,電源、開關(guān)、小線圈A、滑動(dòng)變阻器組成閉合回路,電路圖如圖所示。(2)將開關(guān)閉合或斷開,導(dǎo)致穿過線圈的磁通量改變,產(chǎn)生感應(yīng)電流,靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),A、B正確;保持開關(guān)始終閉合,則穿過線圈B的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),C錯(cuò)誤;將線圈A插入(或拔出)線圈B時(shí),穿過線圈B的磁通量發(fā)生改變,線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),D正確。(3)在開關(guān)閉合的瞬間,穿過線圈B的磁通量增大,靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn),則當(dāng)線圈A向上拔出的過程中,穿過線圈B的磁通量減小,靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)。答案:(1)見解析圖(2)A、B、D(3)右8.(14分)如圖所示,當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑片P從右向左滑動(dòng)時(shí),在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從________端流進(jìn)電流表,從________端流出;在線圈B中感應(yīng)電流的方向是從________端流進(jìn)電流表,從________端流出。

【解析】當(dāng)滑片P從右向左滑動(dòng)時(shí),電路中的電阻變大,電流減小,由右手螺旋定則可知,鐵芯中向左的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小。由楞次定律可知,線圈A、B中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向左。再由右手螺旋定則可知,在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從a端流進(jìn)電流表,從b端流出;在線圈B中感應(yīng)電流的方向是從d端流進(jìn)電流表,從c端流出。答案:abdc(15分鐘·40分)9.(6分)(多選)如圖所示,在北京某地有一間房子坐北朝南,門口朝向正南,門扇四周是鋁合金邊框,中間是絕緣體玻璃,則下列說法正確的是()A.房子所在位置地磁場(chǎng)的磁感線由南指向北,與水平面平行B.無論開門還是關(guān)門的過程中,穿過門扇的磁通量是改變的C.某人站在室內(nèi)面對(duì)正南推開門過程,對(duì)這個(gè)人來說,鋁合金邊框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針D.某人站在室內(nèi)面對(duì)正南關(guān)上門過程,對(duì)這個(gè)人來說,鋁合金邊框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針【解析】選B、C。北京位于北半球,北京地區(qū)的磁場(chǎng)方向具有水平向北的重量與豎直向下的重量?jī)刹糠?故A錯(cuò)誤;地磁場(chǎng)有由南向北的重量,門閉合時(shí)磁通量的方向向北;當(dāng)朝南的門向外推開后,平面與磁場(chǎng)平行時(shí),沒有磁感線穿過線框平面,穿過環(huán)面的磁通量為0。開門還是關(guān)門的過程中,穿過門扇的磁通量是改變的。故B正確;依據(jù)楞次定律,穿過窗框的磁通量減小時(shí),站在室內(nèi)面對(duì)正南的人推斷,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。故D錯(cuò)誤,C正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,在一固定水平放置的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方,有一條形磁鐵,從離地面高h(yuǎn)處,由靜止起先下落,最終落在水平地面上。磁鐵下落過程中始終保持豎直方向,并從圓環(huán)中心穿過圓環(huán),而不與圓環(huán)接觸。若不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法中正確的是()A.在磁鐵下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針(從上向下看圓環(huán))B.磁鐵在整個(gè)下落過程中,所受線圈對(duì)它的作用力先豎直向上后豎直向下C.磁鐵在整個(gè)下落過程中,它的機(jī)械能不變D.磁鐵落地時(shí)的速率肯定等于【解析】選A。由圖示可知,在磁鐵下落過程中,穿過圓環(huán)的磁場(chǎng)方向向下,在磁鐵靠近圓環(huán)時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量變大,在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)穿過圓環(huán)的磁通量減小,由楞次定律可知,從上向下看,圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向,后沿順時(shí)針方向,故A正確;由楞次定律可知,感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵和圓環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng),在磁鐵靠近圓環(huán)的過程中為阻礙磁鐵的靠近,圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力豎直向上,在磁鐵穿過圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)的過程中,為阻礙磁鐵的遠(yuǎn)離,圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力豎直向上,則在整個(gè)過程中,圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力始終豎直向上,故B錯(cuò)誤;在磁鐵下落過程中,圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,圓環(huán)中有電能產(chǎn)生,磁鐵在整個(gè)下落過程中,磁鐵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,由能量守恒定律可知,磁鐵的機(jī)械能削減,故C錯(cuò)誤;磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),v2=2gh,磁鐵落地時(shí)的速度v=,由于磁鐵下落時(shí)能量有損失,磁鐵落地速度小于,故D錯(cuò)誤;故選A。10.(6分)(多選)如圖所示,兩個(gè)閉合鋁環(huán)A、B與一個(gè)螺線管套在同一鐵芯上,A、B可以左右搖擺,則()A.在S閉合的瞬間,A、B必相斥B.在S閉合的瞬間,A、B必相吸C.在S斷開的瞬間,A、B必相斥D.在S斷開的瞬間,A、B必相吸【解題指南】本題考查了楞次定律的應(yīng)用,同時(shí)要駕馭:同向電流相互吸引,反向電流相互排斥。也可以運(yùn)用楞次定律的規(guī)范化的步驟解答,比較麻煩?！窘馕觥窟xB、D。在S閉合瞬間,穿過兩個(gè)線圈的磁通量改變相同,線圈中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,同向電流相吸,則A、B相吸,A錯(cuò)誤,B正確;在S斷開瞬間,穿過兩個(gè)線圈的磁通量改變相同,線圈中產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,同向電流相吸,則A、B相吸,C錯(cuò)誤,D正確。故選B、D?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，是某探討性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的電梯墜落的應(yīng)急平安裝置,在電梯折廂上安裝永久磁鐵,并在電梯的井壁上鋪設(shè)線圈,這樣可以在電梯突然墜落時(shí)減小對(duì)人員的損害。關(guān)于該裝置,下列說法正確的是()A.當(dāng)電梯突然墜落時(shí),該平安裝置可使電梯停在空中B.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí),閉合線圈A、B中的電流方向相反C.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí),只有閉合線圈A在阻礙電梯下落D.當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí),只有閉合線圈B在阻礙電梯下落【解析】選B。若電梯突然墜落,將線圈閉合時(shí),線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生改變,將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),可起到應(yīng)急避險(xiǎn)作用,感應(yīng)電流會(huì)阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),但不能阻擋磁鐵的運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)電梯墜落至如圖位置時(shí),閉合線圈A中向上的磁場(chǎng)減弱,感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針方向,線圈B中向上的磁場(chǎng)增加,感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針方向,可知A與B中感應(yīng)電流方向相反,故B正確;結(jié)合A的分析可知,當(dāng)電梯墜落至如圖位置時(shí),閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落,故C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤。11.(6分)(多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng)。則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A.向右勻加速運(yùn)動(dòng) B.向左勻加速運(yùn)動(dòng)C.向右勻減速運(yùn)動(dòng) D.向左勻減速運(yùn)動(dòng)【解析】選B、C。MN在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng),說明MN受到的磁場(chǎng)力向右,由左手定則可知電流由M指向N,由楞次定律可知,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電