2.1 楞次定律
一、单选题
1.如图所示,水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环,其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁.当把条形磁铁向右水平平移时,圆环始终保持静止.移动磁铁的过程中,从上方俯视,下列说法正确的是( )
A.穿过圆环的磁通量变大 B.圆环中产生顺时针的感应电流
C.圆环中产生逆时针的感应电流 D.圆环中不产生感应电流
2.如图所示,直导线固定于纸面内,一矩形线框,在纸面内从位置平移到位置的过程中,关于线框内产生的感应电流方向,下列叙述正确的是( )
A.一直逆时针 B.顺时针→逆时针
C.逆时针→顺时针→逆时针 D.顺时针→逆时针→顺时针
3.如图,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A.线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流 B.线圈a对水平桌面的压力F不变
C.穿过线圈a的磁通量减小 D.线圈a有收缩的趋势
4.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN大小变化、摩擦力方向,及线圈是收缩或扩张趋势的正确判断是( )
A.FN先小于mg后大于mg,摩擦力方向先向左后向右,先有扩张趋势后有收缩趋势
B.FN先大于mg后小于mg,摩擦力方向先向右后向左,先有扩张趋势后有收缩趋势
C.FN先小于mg后大于mg,摩擦力方向一直向右,先有收缩趋势后有扩张趋势
D.FN先大于mg后小于mg,摩擦力方向一直向左,先有收缩趋势后有扩张趋势
5.如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极拔出线圈的过程中( )
A.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
B.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引
C.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
D.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
6.如图所示,在匀强磁场中有一个矩形线圈,其转动轴是它的一个对称轴OO 。开始时线圈中未通电,处于图中实线所处位置。通电后短时间后线圈(从上向下看)顺时针转动了一个小角度经过图中虚线所示位置。下列说法中正确的是( )
A.线圈中所通电流方向是逆时针方向
B.线圈中所通电流方向是顺时针方向
C.在实线位置,通电瞬间线圈的四条边都受到安培力作用
D.在虚线位置,线圈只有两条边受到安培力作用
7.竖直平面内放置某竖直向上恒定电流的导线,如图所示。正方形导体框置于导线右侧,下列说法正确的是( )
A.电流变大,线框将水平左运动,并有扩张趋势
B.导体框向左运动一小段时会产生感应电流,电流方向是逆时针方向
C.从静止释放导线框,则该框下落过程中加速度逐渐减小,最后匀速下落
D.以导线为轴线框顺时针(俯视)转动时会产生感应电流,电流方向
8.ab为一金属杆,它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动,s为以a为圆心位于纸面内的金属圆环,在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触,A为电流表,其一端与金属环相连,另一端与a点良好接触。当杆沿逆时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图,则此时刻( )
A.有电流通过电流表,方向由c向d;作用于杆ab的安培力向右
B.有电流通过电流表,方向由d向c;作用于杆ab的安培力向左
C.有电流通过电流表,方向由d向c;作用于杆ab的安培力向右
D.无电流通过电流表,作用于杆ab的安培力为零
9.如图所示,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,线圈将( )
A.顺时针转动 B.逆时针转动
C.静止不动 D.因电源极性不明无法确定转动方向
二、多选题
10.如图所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环P,在圆环P的正上方固定一个线圈Q,线圈Q与平行金属导轨相连并与静止的导体棒ab组成闭合回路,金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,则下列说法正确的是( )
A.当导体棒ab由静止突然向右运动的瞬间,使得圆环P中产生顺时针方向从上向下看的感应电流,并且对桌面的压力大于圆环P的重力
B.当导体棒ab由静止突然向右运动的瞬间,使得圆环P中产生逆时针方向从上向下看的感应电流,并且对桌面的压力小于圆环P的重力
C.当导体棒ab由静止突然向左运动的瞬间,使得圆环P中产生顺时针方向从上向下看的感应电流,并且对桌面的压力小于圆环P的重力
D.当导体棒ab由静止突然向左运动的瞬间,使得圆环P中产生逆时针方向从上向下看的感应电流,并且对桌面的压力大于圆环P的重力
11.如图所示,光滑固定导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路。当一条形磁体从高处下落接近回路时(重力加速度为g)( )
A.p、q将互相靠拢 B.p、q将互相远离
C.磁体的加速度仍为g D.磁体的加速度小于g
12.如图,线圈A、铁芯M、线圈B都可自由移动,S合上后要使B中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b,可采用的办法是( )
A.使B迅速靠近A B.断开电源开关S
C.将铁芯M插入 D.将铁芯M抽出
13.如图所示,用绳吊起一个铝环,用条形磁体的N极去靠近铝环,直至从右侧穿出的过程中( )
A.磁体从左侧靠近铝环时,铝环向右摆动
B.磁体在右侧远离铝环时,铝环向左摆动
C.磁体从左侧靠近铝环时,铝环A端为N极
D.磁体在右侧远离铝环时,B端为S极
14.如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,下列操作后的现象判断正确的是( )
A.闭合开关S瞬间,线圈P里没有感应电流
B.断开开关S瞬间,线圈P里有感应电流,且流经电表的电流方向为a→b
C.闭合开关S瞬间,线圈P里有感应电流,且流经电表的电流方向为a→b
D.闭合开关S,待线圈M中电流稳定时,线圈P里没有感应电流
15.如图所示,金属圆环a用三根绝缘细线悬挂处于静止状态,环面水平,均匀分布有负电荷的橡胶圆盘水平放置在圆环的正下方,环的圆心和圆盘圆心在同一竖直线上让圆盘绕着过圆心的竖直轴(俯视)沿逆时方向加速转动,则下列判断正确的是( )
A.圆环有沿逆时针转动的趋势 B.圆环有向外扩张的趋势
C.圆环中(俯视)有沿逆时针方向的感应电流 D.圆环受到的安培力一定竖直向上
16.中国科学院科普云平台的格致论道栏目中,罗会仟老师演示了用超导线圈悬浮一个强磁铁的实验,如图所示,此时强磁铁N极朝上。当快速将磁铁从图示位置向下拔出,则( )
A.俯视超导线圈,其电流的方向为顺时针
B.俯视超导线圈,其电流的方向为逆时针
C.将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈,线圈受引力
D.将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈,线圈受斥力
三、实验题
17.我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和其所遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示,当磁体的N极向下运动时,发现电流表指针偏转,若要探究线圈中产生的感应电流的方向,必须知道电流从正(负)接线柱流入时,_______.
(2)如图乙所示,实验中发现闭合开关时,电流表指针向右偏转,电路稳定后,若向左移动滑动变阻器滑片,则电流表指针向_______偏转;若将线圈A抽出,则电流表指针向________偏转。(均填“左”或“右”)
试卷第2页,共7页
参考答案
1.C
【详解】
由图可知,圆环内磁通量向上,当条形磁铁向右水平平移时,圆环内的磁通量减小,根据楞次定律可知,环中感应磁场向上,根据安培定则知:环中感应电流的方向为逆时针方向,故C正确,ABD错误。
故选C。
2.D
【详解】
由安培定则得,恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向里。当线圈向导线靠近时,磁场方向是垂直纸面向外,穿过线圈的磁通量变大,根据楞次定律可知,感应电流方向为顺时针方向。当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合,磁场方向是垂直纸面向外,穿过线圈的磁通量的变小,则感应电流方向为逆时针方向。
当继续向右运动时,磁场方向是垂直纸面向里,穿过磁通量变大,由楞次定律可知,感应电流方向为逆时针方向。当远离导线时,磁场方向是垂直纸面向里,穿过线圈的磁通量变小,由楞次定律可知,感应电流方向为顺时针方向。
故选D。
3.D
【详解】
AC.当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,则b产生的磁场增大,根据安培定则可知磁场的方向向下,从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加,根据楞次定律可以判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针,故AC错误;
B.开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力,当滑动触头向下滑动时,穿过线圈a的磁通量增加,故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a有远离b的趋势,故线圈a对水平桌面的压力将增大,B错误;
D.当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,则b产生的磁场增大,根据安培定则可知磁场的方向向下,从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加,根据楞次定律的推广:“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加,故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a应有收缩的趋势,D正确。
故选D。
4.D
【详解】
当磁铁向右运动时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律的第二种描述:“来拒去留:可知,线圈有向下和向右的趋势;因此线圈受到的支持力先增大;同时运动趋势向右;当线圈离开时支持力小于重力,同时有向右运动的趋势,则全程所受的摩擦力一直向左;根据楞次定律的表述“增缩减扩”可知线框先有收缩趋势后有扩张趋势,故选D。
【点睛】
当回路中的磁通量发生变化时,感应电流的效果是阻碍原磁通量的变化。阻碍原磁通量的变化——“增反减同”
5.B
【详解】
将磁铁的S极拔出线圈的过程中,则穿过线圈的磁通量向上减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,则产生的感应电流方向在线圈上由下到上,在电阻上由a到b;根据“来拒去留”可判断线圈与磁铁相互吸引。
故选B。
6.B
【详解】
A.由于通电后短时间后线圈(从上向下看)顺时针转动了一个小角度经过图中虚线所示位置,可知右侧的导线受到的安培力的方向向外,左侧的导线受到安培力的方向向里,根据安培定则可知,右侧的电流方向向下,左侧的电流方向向上,所以线圈中所通电流方向是顺时针方向,故A错误,B正确;
C.在实线位置,通电瞬间线圈的上下两条边与磁场的方向平行,两条边都不受到安培力作用,故C错误;
D.在虚线位置,线圈平面与磁场的方向垂直,所以四条边都受到安培力的作用,故D错误;
故选B。
7.B
【详解】
A.电流变大,线框内磁通量变大,会产生逆时针方向感应电流,根据楞次定律推论,即“增缩减扩”可判断线圈面积有缩小的趋势,线框将将向右水平运动,且有收缩的趋势,故A错误;
B.导体框向左运动时,线框内磁通量增加,因此会产生感应电流,根据楞次定律判断则电流方向a→d→c→b,即逆时针方向,故B正确;
C.从静止释放导线框,则该框下落过程中,线框中磁通量不变,所以没有感应电流,因此线框做自由落体,故C错误;
D.以导线为轴线框顺时针转动时,导线框中的磁通量并不变化,所以没有感应电流产生,故D错误。
故选B。
8.B
【详解】
当杆沿逆时针方向转动时,根据右手定则,判断出ab杆中感应电流方向为b→a,电流通过电流表,方向为d→c;根据左手定则可知,作用于杆ab的安培力向左,故B正确;ACD错误;
故选B。
9.A
【详解】
根据题图所示电路,线框ab所处位置的磁场是水平方向的,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电路中电阻减小,电流增强,则穿过闭合导线框ab的磁通量将增加
Φ=BSsin θ
θ为线圈平面与磁场方向的夹角,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原磁通量的增加,则线框ab只有顺时针旋转使θ角减小,而使穿过线圈的磁通量阻碍原磁通量的增加,注意此题并不需要明确电源的极性,故BCD错误,A正确。
故选A。
10.AD
【详解】
AB.当导体棒ab由静止突然向右运动的瞬间,根据右手定则可知通过ab的电流方向为b→a,根据安培定则可知Q中将产生竖直向上的磁场,则穿过P的磁通量竖直向上增大,根据楞次定律可知圆环P中将产生顺时针方向从上向下看的感应电流,且圆环P有远离Q的趋势,则圆环P对桌面的压力大于圆环P的重力,故A正确,B错误;
CD.当导体棒ab由静止突然向左运动的瞬间,根据右手定则可知通过ab的电流方向为a→b,根据安培定则可知Q中将产生竖直向下的磁场,则穿过P的磁通量竖直向下增大,根据楞次定律可知圆环P中将产生逆时针方向从上向下看的感应电流,且圆环P有远离Q的趋势,则圆环P对桌面的压力大于圆环P的重力,故C错误,D正确。
故选AD。
11.AD
【详解】
当一条形磁铁从高处下落接近回路时,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,可知,p、q将互相靠拢,回路的面积减小一点,使穿过回路的磁场减小一点,起到阻碍原磁通量增加的作用,由于磁铁受到向上的安培力作用,所以合力小于重力,磁铁的加速度一定小于g,故AD正确,BC错误。
故选AD。
12.AC
【详解】
A.由题意可知,流过电阻R的电流方向为a→b,根据右手螺旋定则,线圈B中感应电流的磁场方向是水平向左,因此原磁场水平向左减弱或水平向右增强。根据右手螺旋定则可知,线圈A在B中产生的磁场方向是水平向右,当使B迅速靠近A时,穿过线圈B的磁通量向右且增大,因此R中的感应电流方向为a→b,故A正确;
B.当断开电源开关时,穿过线圈B的磁通量向右减小,因此R中的感应电流方向为b→a。故B错误;
CD.当将铁芯M插入时,穿过线圈B的磁通量向右增加,因此R中的感应电流方向为a→b,将铁芯M抽出时,R中电流反向,故C正确;D错误。
故选AC。
13.AC
【详解】
AC.磁体从左侧靠近铝环时,在铝环中产生感应电流,感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠近,铝环A端为N极,铝环向右摆动,故AC正确;
BD.当磁体在右侧远离铝环时,感应电流的磁场阻碍铝环的远离,铝环右摆,B端为N极,故BD错误。
故选AC。
14.CD
【详解】
A.闭合开关S瞬间,线圈M产生磁场,穿过线圈P的磁通量从无到有增加,则线圈P里有感应电流,故A错误;
B.断开开关S瞬间,线圈M产生在铁芯中产生的向右的磁场消失,线圈P中的磁通量突然从向右变为无,根据楞次定律,感应电流在铁芯内产生的磁场向右,根据右手螺旋定则,流经电表的电流方向为b→a,故B错误;
C.闭合开关S瞬间,线圈M中产生向右的磁场,穿过线圈P的磁通量向右,从无到有增加,根据楞次定律,感应电流在铁芯中产生的磁场向左,根据右手螺旋定则,流经电表的电流方向为a→b,故C正确;
D.闭合开关S,待线圈M中电流稳定时,线圈P的中的磁通量稳定不变,不产生感应电流,故D正确。
故选CD。
15.CD
【详解】
圆盘沿逆时针方向加速转动,产生顺时针方向的电流,且电流持续增大,根据右手螺旋定则可知,通过圆环a的磁通量量向下,且持续增大,根据楞次定律,可知圆环中(俯视)有沿逆时针方向的感应电流,根据楞次定律的推论可知,圆环a的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,则圆环所受的安培力一定竖直向上,所以CD错误;AB错误;
故选CD。
16.BD
【详解】
AB.根据楞次定律可知,当快速将磁铁从图示位置向下拔出时,线圈的磁通量减小,又此时强磁铁N极朝上,故俯视超导线圈,其电流的方向为逆时针,A错误,B正确;
CD.将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈时,根据楞次定律可知,线圈下方为S极,故线圈受斥力,C错误,D正确。
故选BD。
17.电流表指针的偏转方向 右 左
【详解】
(1)[1]要探究线圈中感应电流的方向,必须知道感应电流从正(负)接线柱流入时,电流表指针的偏转方向。
(2)[2][3]闭合开关时,线圈A产生磁场,线圈B中的磁通量增大,产生的感应电流使电流表指针向右偏转。当向左移动滑动变阻器滑片时,回路中电流增大,会使线圈A中的磁场增强,线圈B中的磁通量增大,产生的感应电流使电流表指针将向右偏转;当将线圈A抽出时,线圈B中的磁通量减小,产生的感应电流将使电流表指针向左偏转。答案第6页,共6页
答案第7页,共1页