【創(chuàng)新設(shè)計】高中物理人教版選修3-2同步訓(xùn)練：4.4-楞次定律的應(yīng)用

“增反減同”法1.圖4461931年，英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學(xué)家卡布萊拉設(shè)計了一個查找磁單極子的試驗．他設(shè)想，假如一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖446所示的超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，超導(dǎo)線圈將消滅()A．先有逆時針方向的感應(yīng)電流，然后有順時針方向的感應(yīng)電流B．先有順時針方向的感應(yīng)電流，然后有逆時針方向的感應(yīng)電流C．始終有順時針方向持續(xù)流淌的感應(yīng)電流D．始終有逆時針方向持續(xù)流淌的感應(yīng)電流解析在磁單極子運動的過程中，當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈上方時，原磁場的方向向下，磁通量增加，則感應(yīng)電流的磁場方向向上，由安培定則可知，產(chǎn)生逆時針(俯視)方向的感應(yīng)電流；當(dāng)磁單極子位于超導(dǎo)線圈下方時，原磁場的方向向上，磁通量減小，則感應(yīng)電流的磁場方向向上，由安培定則可知，產(chǎn)生逆時針(俯視)方向的感應(yīng)電流．故選項D正確．答案D“來拒去留”法2.圖447如圖447所示，螺線管CD的導(dǎo)線繞法不明，當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時，閉合電路中有圖示方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生，下列關(guān)于螺線管磁場極性的推斷，正確的是()A．C端肯定是N極B．D端肯定是N極C．C端的極性肯定與磁場B端的極性相同D．因螺線管的繞法不明，故無法推斷極性解析由“來拒去留”得磁鐵與螺線管之間產(chǎn)生相斥的作用，即螺線管的C端肯定與磁鐵的B端極性相同，與螺線管的繞法無關(guān)，但由于磁鐵AB的N、S極性不明，所以螺線管CD兩端的極性也不能確定，所以A、B、D錯，C對．答案C“增縮減擴”法3.圖448如圖448所示，一個有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將()A．S增大，l變長B．S減小，l變短C．S增大，l變短D．S減小，l變長解析當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時，穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流．依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大：一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方法進(jìn)行阻礙，故D正確．答案D“增離減靠”法4.圖449如圖449所示是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)覺鉆頭M向右運動，則可能是()A．開關(guān)S閉合瞬間B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向左快速滑動D．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向右快速滑動解析當(dāng)開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鉆頭M向右運動，故A項正確；當(dāng)開關(guān)S已經(jīng)是閉合的時，只有左側(cè)線圈電流增大才會導(dǎo)致鉆頭M向右運動，故C項正確．答案AC“肯定律三定則”的綜合應(yīng)用5.圖4410如圖4410所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動B．向左加速運動C．向右減速運動D．向左減速運動解析當(dāng)PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以推斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動，可見選項A不正確；若PQ向右減速運動，流過MN的感應(yīng)電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，所以選項C是正確的；同理可推斷選項B是正確的，選項D是錯誤的．答案BC(時間：60分鐘)題組一“增反減同”法1.圖4411如圖4411所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中()A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表GB．始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表GC．先有a→G→b方向的感應(yīng)電流，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流D．將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入螺線管時，閉合線圈中的磁通量增加，當(dāng)穿出時，磁通量削減，由楞次定律可知C正確．答案C2．長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動，如圖4412甲所示．長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，i－t圖象如圖乙所示．規(guī)定沿長直導(dǎo)線方向上的電流為正方向．關(guān)于最初一個周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()圖4412A．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向B．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向C．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向D．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向

解析將一個周期分為四個階段，對全過程的分析列表如下：時間段長直導(dǎo)線中電流線框中磁通量感應(yīng)電流的磁場感應(yīng)電流方向0～T/4向上，漸漸變大向紙里、變大垂直紙面對外逆時針方向T/4～T/2向上，漸漸變小向紙里、變小垂直紙面對里順時針方向T/2～3T/4向下，漸漸變大向紙外、變大垂直紙面對里順時針方向3T/4～T向下，漸漸變小向紙外、變小垂直紙面對外逆時針方向看上表的最終一列，可知選項D正確．答案D題組二“來拒去留”法3.圖4413如圖4－4－13所示，老師做了一個物理小試驗讓同學(xué)觀看：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是()A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C．無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動D．無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動解析左環(huán)沒有閉合，在磁鐵插入過程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動．右環(huán)閉合，在磁鐵插入過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動．答案B4.圖4414如圖4414所示，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過．現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ.設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端四周時細(xì)線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則()A．T1>mg，T2>mgB．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mgD．T1<mg，T2>mg解析當(dāng)圓環(huán)經(jīng)過磁鐵上端時，磁通量增大，依據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上推，依據(jù)牛頓第三定律可知圓環(huán)要給磁鐵一個向下的磁場力，因此有T1>mg.當(dāng)圓環(huán)經(jīng)過磁鐵下端時，磁通量減小，依據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上吸，依據(jù)牛頓第三定律可知圓環(huán)要給磁鐵一個向下的磁場力，因此有T2>mg，所以只有A正確．答案A5．如圖4415所示，兩輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)，穿掛在一根光滑水平絕緣直桿上，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)條形磁鐵的N極自右向左插入圓環(huán)時，兩環(huán)的運動狀況是()圖4415A．同時向左運動，兩環(huán)間距變大B．同時向左運動，兩環(huán)間距變小C．同時向右運動，兩環(huán)間距變大D．同時向右運動，兩環(huán)間距變小答案B6.圖4416如圖4416所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈．當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確推斷是()A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左B．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左C．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右D．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右解析條形磁鐵從線圈正上方由左向右運動的過程中，線圈中的磁通量先增大后減小，依據(jù)楞次定律的其次種描述：“來拒去留”可知，線圈先有向下和向右的趨勢，后有向上和向右的趨勢；故線圈受到的支持力先大于重力后小于重力，同時運動趨勢向右．故選D.答案D題組三“增縮減擴”法7.圖4417如圖4417所示，在水平面上有一固定的U形金屬框架，框架上放置一金屬桿ab，不計摩擦，在豎直方向上有勻強磁場，則()A．若磁場方向豎直向上并增大時，桿ab將向右移動B．若磁場方向豎直向上并減小時，桿ab將向右移動C．若磁場方向豎直向下并增大時，桿ab將向右移動D．若磁場方向豎直向下并減小時，桿ab將向右移動解析不論磁場方向豎直向上還是豎直向下，當(dāng)磁感應(yīng)強度增大時，回路中磁通量變大，由楞次定律知桿ab將向左移動，反之，桿ab將向右移動，選項B、D正確．答案BD8．如圖4418所示，螺線管B置于閉合金屬圓環(huán)A的軸線上，當(dāng)B中通過的電流增大時()圖4418A．環(huán)A有縮小的趨勢B．環(huán)A有擴張的趨勢C．螺線管B有縮短的趨勢D．螺線管B有伸長的趨勢解析螺線管中的電流增大，穿過A環(huán)的磁通量增大，由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的增大，有兩種分析思路：(1)感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反，感應(yīng)電流的磁感線向右，由安培定則，感應(yīng)電流沿順時針方向(從左向右看)；但A環(huán)導(dǎo)線所在處的磁場方向向左(由于A環(huán)在線圈的中心)，由左手定則，安培力沿半徑向外，A環(huán)有擴張的趨勢．(2)阻礙磁通量增大，只能增大A環(huán)的面積，由于面積越大，磁通量越小，故A環(huán)有擴張的趨勢，B正確；螺線管B，每匝線圈中電流方向相同，相互吸引，B有短縮趨勢，C選項正確．故正確選項為B、C.答案BC9.圖4419如圖4419所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置于導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．P、Q將相互靠攏B．P、Q將相互遠(yuǎn)離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g解析依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的效果是總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由，本題中“緣由”是回路中磁通量的增加，P、Q可通過縮小面積的方式進(jìn)行阻礙，故可得A正確；由“來拒去留”得回路電流受到向下的力的作用，由牛頓第三定律知磁鐵受向上的作用力，所以磁鐵的加速度小于g，選A、D.答案AD題組四“增離減靠”法10．如圖4420甲所示，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)有一垂直紙面對里的變化的勻強磁場，螺線管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)磁場的磁感應(yīng)強度按圖4420乙中的哪一圖線所表示的方式隨時間變化時，導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力增大？()圖4420解析由“導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力增大”分析可知螺線管對圓環(huán)有斥力作用．故螺線管中的電流應(yīng)當(dāng)增加(等效磁鐵的磁性增加，則要求磁通量的變化率漸漸增加)，結(jié)合Bt圖象分析，B對．答案B11.圖4421如圖4421所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合．現(xiàn)使膠木盤A由靜止開頭繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，則()A．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大B．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小C．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小D．金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大解析膠木盤A由靜止開頭繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，依據(jù)右手螺旋定則知，通過B線圈的磁通量向下，且增大，依據(jù)楞次定律的另一種表述，引起的機械效果阻礙磁通量的增大，知金屬環(huán)的面積有縮小的趨勢，且有向上的運動趨勢，所以絲線的拉力減?。蔅正確，A、C、D錯誤．答案B12.圖4422如圖4422所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行，當(dāng)電鍵S接通一瞬間，兩銅環(huán)的運動狀況是()A．同時向兩側(cè)推開B．同時向螺線管靠攏C．一個被推開，一個被吸引，但因電源正負(fù)極未知，無法具體推斷D．同時被推開或同時向螺線管靠攏，但因電源正負(fù)極未知，無法具體推斷解析當(dāng)電鍵S接通瞬間，小銅環(huán)中磁通量從無到有增加，依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場要阻礙磁通量的增加，則兩環(huán)將向兩側(cè)運動，故A正確．答案A題組五“肯定律三定則”的綜合應(yīng)用13．如圖4423甲所示，長直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖4423乙所示，在0～eq\f(T,2)時間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流方向向上，則在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力方向正確的是()圖4423A．逆時針，向右B．逆時針，向左C．順時針，向右D．順時針，向左解析在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流方向向下且增大，穿過線圈的磁通量垂直紙面對外且增加，由楞次定律知感應(yīng)電流方向為順時針，線框所受安培力由左手定則可知向右，故C正確．答案C14．如圖4424甲所示，等離子氣流從左方連續(xù)以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中，ab直導(dǎo)線與M、N相連接，線圈A與直導(dǎo)線cd連接，線圈A內(nèi)有如圖4424乙所示變化的磁場，且規(guī)定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是()圖4424A．0～1s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線相互排斥B．1s～2