2.1楞次定律提升检测-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

2.1楞次定律提升检测
一、单选题
1.关于电磁感应现象，下列说法正确的是（??
）
A.?线圈放在磁场中就一定能产生感应电流
B.?感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量的变化
C.?穿过线圈的磁通量变化量越大，感应电动势越大
D.?闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，一定能产生感应电流
2.如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴顺时针匀速转动。现施加一垂直圆盘向里的有界匀强磁场，圆盘开始减速。不计金属圆盘与轴之间的摩擦，下列说法正确的是（
??）
A.?在圆盘减速过程中，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高
B.?在圆盘减速过程中，若使所加磁场反向，圆盘将加速转动
C.?若圆盘原来静止，加上图示的匀强磁场后，圆盘将加速转动
D.?若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动
3.如图所示,甲、乙两个矩形线圈同处于纸面内,甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近,甲、乙两线圈分别处于垂直纸面方向的匀强磁场中,穿过甲的磁场的磁感应强度为B1,方向指向纸面内,穿过乙的磁场的磁感应强度为B2,方向指向纸面外,两个磁场可同时变化．当发现ab边和cd边之间有排斥力时,磁场的变化情况可能是(??
)
A.?B1变小,B2变大????????????????B.?B1不变,B2变小????????????????C.?B1变小,B2变小????????????????D.?B1变大,B2变大
4.如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称。绝缘细线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。现将圆环由P处无初速释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处（图中未画出）。已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是（
??）
A.?位置P与Q可能在同一高度??????????????????????????????????B.?感应电流方向始终逆时针
C.?感应电流方向先逆时针后顺时针?????????????????????????D.?安培力方向始终与运动方向相反
5.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（??????
）
A.?从b到a,下极板带正电?????????????????????????????????????????B.?从a到b,下极板带正电
C.?从b到a,上极板带正电?????????????????????????????????????????D.?从a到b,上极板带正电
6.如图中所示的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，则产生的感应电动势为BLv的是
（????
）
A.???????????????B.???????????????C.???????????????D.?
7.如图所示，线圈两端与电阻和电容器相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S及朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中（??
）
A.?通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥??????????B.?通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引
C.?通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥??????????D.?电容器的A极板带正电
8.如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线框abcd在同一平面内，线框的ab边与直导线平行。现用外力使线框向直导线靠近且始终保持ab边与直导线平行，在线框靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（　　）
A.?线框内感应电流方向是a→d→c→b→a的方向?????B.?线框对直导线有向左的作用力
C.?ad边和bc边不受安培力??????????????????????????????????????D.?线框abcd内的磁场方向垂直线框平面向外
9.如图所示，用绝缘丝线悬吊一个闭合轻质金属环，当一条形磁铁靠近圆环时，在这一过程中（　　）
A.通过圆环的磁通量不变
B.圆环中产生逆时针方向的电流
C.圆环静止不动
D.圆环向远离磁铁的方向摆动
10.如图，无限长水平直导线中通有向左的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着一正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框平面保持竖直，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为B＝k
（k为常量），线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为（重力加速度为g）（??
）
A.??????????????????????????????B.??????????????????????????????C.??????????????????????????????D.?
11.如图甲所示长直导线与闭合金属线框固定于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化如图乙所示，在0~
时间内，直导线中电流的方向向右，则在
~T时间内，金属线框中感应电流的方向与所受安培力的方向分别是（??
）
A.?顺时针，向上??????????????????B.?逆时针，向下??????????????????C.?顺时针，向下??????????????????D.?逆时针，向上
12.如图所示，绝缘直导线固定在竖直平面内，导线中通有竖直向上的恒定电流，等腰直角三角形金属框
紧靠在直导线上，直导线将三角形的面积一分为二，直导线与
边平行，将三角形金属框一直向右平移，则金属框中感应电流方向（　　）
A.?沿顺时针方向?????????????????????????????????????????????????????B.?沿逆时针方向
C.?先沿顺时针方向，后沿逆时针方向??????????????????????D.?先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
13.如图，线圈的平面与条形磁铁垂直，且磁铁轴心通过线圈圈心，条形磁铁由高处下落并穿过线圈，在这个过程中，线圈内感应电流的方向自上往下看是（??
）
A.?逆时针????????????????????B.?顺时针????????????????????C.?先顺时针后逆时针????????????????????D.?先逆时针后顺时针
14.如图所示，在虚线cd两侧分别存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，虚线ab在纸面内与虚线cd相互垂直。一矩形导线框位于纸面内，开始时矩形导线框的两条对称轴分别与虚线ab、cd重合，下列能使矩形导线框中产生感应电流的是（??
）
A.?将矩形导线框沿虚线ab移动
B.?将矩形导线框沿虚线cd移动
C.?将矩形导线框绕虚线ab转动
D.?将矩形导线框绕虚线cd转动
15.如图所示，在范围足够大的空间存在一个磁场，磁感线呈辐状分布，其中磁感线O竖直向上，磁场中竖直固定一个轻质弹簧。在距离弹簧某一高度处，将一个金属圆盘由静止释放，圆盘下落的过程中盘面始终保持水平，且圆盘的中轴线始终与弹簧的轴线、磁感线O重合。从圆盘开始下落，到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确的是（??
）
A.?在圆盘内磁通量不变???????????????????????????????????????B.?从上往下看，在圆盘内会产生顺时针方向的涡流
C.?在接触弹簧之前，圆盘做自由落体运动???????????D.?圆盘的重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量
16.如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示。P所受的重力为G，桌面对P的支持力为
，P始终保持静止状态，则（??
）
A.?零时刻
，此时P无感应电流???????????????????B.?
时刻
，P有收缩的趋势
C.?
时刻
，此时P中感应电流最大????????????D.?
时刻
，此时穿过P的磁通量最大
二、综合题
17.如图所示，一边长L=1.0m、电阻R=0.2Ω的正方形金属导体框abcd，从某一高度由静止释放做自由下落运动，之后进入一个只有水平上边界的匀强磁场中，磁感应强度B=8.0×10-2T。线框进入磁场时，线框平面保持与磁场垂直，线框底边保持水平。已知线框进入磁场时的速度υ=5.0m/s，刚好能做匀速直线运动。若g=10m/s2
，
不计空气阻力，求：
（1）线框刚进入磁场时，线框中的感应电流I的大小和方向；
（2）线框在上述进入磁场的过程中感应电流产生的焦耳热Q热；
（3）线框的质量m。
18.如图，导体棒CD在均匀磁场中运动。
（1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。
（2）导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？
（3）导体棒哪端的电势比较高？
19.如图，水平面上两平行固定放置的金属导轨，间距
m，电阻不计。左端连接阻值
的电阻，右端连接阻值
的小灯泡L（设小灯电阻保持不变）。在CDFE矩形区域内有竖直向上、磁感强度
T的匀强磁场，CE的宽度
m。在AB处有一质量
kg、阻值
Ω的金属棒PQ，PQ在水平恒力F的作用下从静止开始，先以
m/s2的加速度向右运动到磁场边界CD处，接着以某一速度v进入磁场，当运动到EF处撤去力F，金属棒最终停止在导轨上。金属棒在磁场内运动的过程中，小灯泡的亮度没有发生变化。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数
，重力加速度
，求：
（1）在小灯泡发光时，在图上标出通过小灯的电流方向；
（2）水平恒力F的大小；
（3）金属棒进入磁场时速度v的大小；
（4）金属棒整个运动过程的时间t。
答案解析
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】A、感应电流产生的条件：只有穿过闭合电路的磁通量发生变化，线圈中才会有感应电流产生，A不符合题意；
B、电磁感应现象中，感应电流的磁场总阻碍原来磁场的磁通量的变化，即原来的磁场增强，则感应电流的磁场与原磁场方向向相反，若原磁场减弱，则感应电流的磁场与原磁场方向相同，B符合题意；
C、由法拉第电磁感应定律可知：感应电动势与磁通量的变化率成正比，线圈中的磁通量变化越大，磁通量的变化率不一定大，线圈中产生的感应电动势不一定越大，C不符合题意；
D、闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，若穿过线圈的磁通量变化，则产生感应电流，若穿过线圈的磁通量不变，则没有感应电流，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】当闭合线圈中磁通量发生改变时，回路中就会有电流产生，电流的方向可以利用楞次定律来判断。
2.【答案】
D
【解析】将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定则判断可知：圆盘上的感应电流由圆心流向边缘，所以靠近圆心处电势低，A不符合题意；若所加磁场反向，只是产生的电流反向，根据楞次定律可知，安培力还是阻碍圆盘的转动，所以圆盘还是减速转动，B不符合题意；若圆盘原来静止，加上图示的匀强磁场后，由于穿过圆盘的磁通量不变，无感应电流产生，则不会产生安培力，则圆盘不会转动，C不符合题意；若所加磁场穿过整个圆盘时，圆盘在切割磁感线，产生感应电动势，相当于电路断开，则不会产生感应电流，不受安培力作用，所以圆盘将匀速转动，D符合题意.
故答案为：D
【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。
3.【答案】
A
【解析】当发现ab边和cd边间有排斥力时，说明ab边和cd边中的电流的方向相反，所以两个线圈中感应电流的方向都是顺时针或都是逆时针，若都是顺时针，则B1变小，B2变大；若都是逆时针则B1变大，B2变小；BCD不符合题意，A符合题意．
故答案为：A
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，结合安培力方向分析判断磁场的变化即可。
4.【答案】
C
【解析】A.圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，出现焦耳热，则环的重力势能会减小，因此Q不可能与P在同一高度，A不符合题意；
BC.根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增大，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减小，那么感应电流则先逆时针后顺时针，B不符合题意，C符合题意；
D.根据左手定则，结合感应电流方向先逆时针后顺时针，及磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，可知，安培力是阻碍环的运动，但不与运动方向相反，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向。
5.【答案】
D
【解析】当磁铁开始由图示位置向上运动，N极向上运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变小，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相同，即向下，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而上，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从a到b，对电容器充电上极板带正电．
故答案为：D．
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，结合条形磁铁的运动情况，利用楞次定律判断电流的流向，
6.【答案】
D
【解析】当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BLv；A选项中B与v不垂直；B选项中B与L平行，E＝0；C选项中B与L不垂直，B与v也不垂直；只有D选项中三者互相垂直，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】此题考查学生对于公式E=BLv使用条件的理解，即B、L、v三者之间必须两两相互锤子。
7.【答案】
A
【解析】解：ABC、当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a．根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥．
综上所述：线圈中感应电流的方向为电阻的电流方向为b→a，磁铁与线圈相互排斥，A符合题意，BC不符合题意；
D、由上分析可知，电容器的B板带正电，D不符合题意．
故答案为：A．
【分析】由楞次定律和右手螺旋定则分析解得。明确线圈中的电流流向即可判定电容器极板上的电性。
8.【答案】
B
【解析】AD．根据安培定则可知，导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，则线框中的磁场方向垂直纸面向里，用外力使线框向直导线靠近，穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，AD不符合题意；
BC．ab中的电流由a到b，根据左手定则可知，直导线对ab有向右的作用力，对cd边由向左的作用力，且向左的力小于向右的力；ad边受到平行直导线向下的力，bc边受到平行直导线向上的力，这两个力平衡，所以根据相互作用力的特点，线框对直导线有向左的作用，B符合题意，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向及安培力的方向；利用左手定则可以判别导线的受力方向；利用安培定则可以判别线圈中磁场的方向。
9.【答案】
D
【解析】A．当S极靠近线圈时，通过圆环的磁通量增加，A不符合题意；
B．根据楞次定律，增反减同，圆环中产生向里的磁场，根据右手螺旋定则可知有顺时针方向的感应电流，B不符合题意；
CD．根据“来拒去留”，圆环受到与相对运动方向相反的安培力，即向远离磁铁方向摆动，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当磁铁靠近圆环时磁通量增加；利用磁通量的变化结合楞次定律可以判别感应电流的方向；利用来拒去留可以判别圆环受到的安培力方向。
10.【答案】
A
【解析】线框下边受到的安培力的大小为
方向向上，线框上边受到的安培力大小
方向向下，根据牛顿第二定律可得，剪断细线的瞬间
解得
故答案为：A。
【分析】本题主要考查安培力和牛顿第二定律的瞬时性，根据受力分析进行求解。
11.【答案】
B
【解析】在0~
时间内，直导线中电流向右，由题图乙知在
~T时间内直导线电流方向也向右根据安培定则知，导线下侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，穿过线框的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则，金属线框上侧边受到的安培力方向向下，下侧边受到的安培力方向向上，离导线越近，磁场越强，则上侧边受到的安培力大于下侧边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向下。
故答案为：B。
【分析】本题主要考查楞次定律的内容和应用：感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化。
12.【答案】
D
【解析】根据安培定则，导线左侧磁场方向向外，右侧磁场方向向里；金属框向右平移过程中，框中磁通量先向外减小，当导线与
重合后磁通量向里减小，根据楞次定律可知，环中感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向。
故答案为：D。
【分析】利用安培定则可以判别线圈中磁感应强度的方向，结合磁通量的变化可以判别其感应电流的方向。
13.【答案】
D
【解析】下落并穿过线圏过程中，磁通量先增大后减小，磁场方向向下，由楞次定律可及右手定则可判断线圏中的感应电流方向先逆时针后顺时针，所以D符合题意；ABC不符合题意；
故答案为：D。
【分析】由楞次定律可及右手定则，下落并穿过线圏过程中，磁通量先增大后减小，磁场方向向下，线圏中的感应电流方向先逆时针后顺时针。
14.【答案】
A
【解析】A．将矩形导线框沿虚线ab移动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，A符合题意；
B．将矩形导线框沿虚线cd移动，磁通量一直为零，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，B不符合题意；
C．将矩形导线框绕虚线ab转动，磁通量一直为零，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，C不符合题意；
D．将矩形导线框绕虚线cd转动，穿过线圈左右两侧的磁场都是均匀变化，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据楞次定律，闭合回路磁通量变化，能产生感应电流。将矩形导线框沿虚线ab移动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。其他情况不可以。
15.【答案】
B
【解析】A．磁通量
，其中S不变，B增大，故磁通量增大，A不符合题意；
B．根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向竖直向下，由右手定则可知：自上而下看，圆盘会产生顺时针方向的涡旋电流，B符合题意；
C．根据楞次定律，接触弹簧之前，除重力外，下落过程中圆盘会受到向上的阻碍磁通量增大的力，C不符合题意；
D．根据能量守恒定律可知，接触弹簧下落过程中，圆盘的重力势能转化为弹簧的弹性势能、圆盘的动能以及因涡流效应产生的内能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用磁通量的表达式结合磁感应强度的变化可以判别磁通量一直变大；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；下落过程线圈会受到向上的安培力方向；利用能量守恒定律可以判别能量的转化。
16.【答案】
D
【解析】A．零时刻线圈P中电流变化率为零，根据楞次定律可知线圈P中感应电流为零，不受安培力作用，因此
，A不符合题意；
B．
时刻线圈Q电流减小，根据楞次定律可知为阻碍磁通量变化线圈面积有增大的趋势，同时受到向上的安培力，因此
，B不符合题意；
C．
时刻线圈Q电流变化率最大，线圈P中磁通量变化率最大，此时P中感应电流最大，因线圈Q中电流为零，二者之间没有安培力，说明
，C不符合题意；
D．
时刻线圈Q中电流最大，线圈P中磁通量最大，但因磁通量变化率为零，线圈P无感应电流，二者之间没有安培力，因此
，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电流的变化可以判别线圈中磁通量的变化，利用磁通量的变化可以判别感应电流及安培力的方向；进而比较支持力和重力的大小；利用图像斜率可以判别感应电流的大小；利用电流的大小可以判别线圈中磁通量的大小。
17.【答案】
（1）解：线框刚进入磁场时E感=BLv=8.0×10-2×1.0×5.0=0.4V
线框中感应电流方向为:d→c→b→a→d
（2）解：进入阶段
焦耳热
=22×0.2×0.2=0.16J
（3）解：因为线框进入磁场中做匀速直线运动，所以线框所受的重力与安培力平衡mg=I感LB
解得
【解析】（1）根据E=BLv求解线框刚进入磁场时产生的感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律求解电流，根据楞次定律分析电流方向；
（2）根据匀速直线运动的规律线框进入磁场经过的时间，再根据焦耳定律Q=I2Rt求解产生的焦耳热；
（3）匀速表明受力平衡，即线框所受的重力与安培力平衡，根据平衡条件求解线框的质量。
18.【答案】
（1）解：因导体棒中的自由电荷是正电荷，根据右手定则可知，导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致是沿
方向。
（2）解：不会，因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
（3）解：电流由D指向C，CD相当于电源，在电源内部，电流从低电势点流向高电势点，则C端电势高于D端电势。
【解析】（1）利用右手定则可以判别自由电荷的运动方向；
（2）利用电场力等于洛伦兹力的大小时电荷不再发生移动；
（3）利用电流的方向可以比较电势的高低。
19.【答案】
（1）解：根据右手定则可知，金属棒PQ产生的感应电流方向为
，因此流经小灯泡的电流方向如图所示
（2）解：在金属棒进入磁场前，对其进行受力分析可知金属棒仅受重力、摩擦力以及恒力F。根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
（3）解：根据题目中“金属棒在磁场内运动的过程中，小灯泡的亮度没有发生变化”可知金属棒产生的感应电流在CD到EF恒定不变，根据
可知，在CD到EF金属棒作匀速直线运动，即处于平衡状态，合外力为零，因此
代入数据解得
由于金属棒切割磁感线产生电动势，形成的电路为
与
并联，再与
串联，此时电路的总电阻为
代入数据解得
根据欧姆定理可得
代入数据解得
（4）解：依题得，设进入磁场前时间为
，该过程为匀加速运动，因此有
代入数据可得
设在磁场中运动时间
，该过程为匀速直线运动，则有
代入数据可得
设出磁场后运动时间
，此时金属棒仅受摩擦力作用，作匀减速直线运动，因此有
根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
综上所述，整个运动过程时间
【解析】【分析】（1）利用牛顿第二定律可以求出水平恒力的大小；
（2）利用平衡条件结合欧姆定律及电动势的表达式可以求出速度的大小；
（3）利用速度公式及牛顿第二定律可以求出运动的时间。