2.1 楞次定律 同步练习（Word版含答案）

2.1 楞次定律 同步练习
一、单选题
1．如图所示，闭合的金属线圈正上方有一个竖直放置的条形磁铁。当该磁铁向下运动靠近线圈时，下列判断中正确的是（　　）
A．若磁铁的运动是匀速的，则线圈中就没有感应电流
B．线圈中感应电流的方向与图中所标的箭头方向相同
C．线圈中感应电流的方向与图中所标的箭头方向相反
D．磁铁向下做加速或减速运动时，感应电流的方向不同
2．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．感应电流的方向始终是由
B．感应电流的方向始终是由
C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左
D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上
3．图为一种延时继电器示意图，铁芯上有两个线圈A和B。线圈A与电源连接，线圈B与电流计构成一个回路，开关闭合后，铁芯将衔铁D吸下，电路稳定后断开开关S瞬间（　　）
A．弹簧K立即将衔铁拉离触头C
B．线圈A发生自感现象，产生磁场使衔铁不会被立即拉离触头C
C．线圈B发生电磁感应现象，产生磁场使衔铁不会被立即拉离触头C
D．电流计指针发生偏转，自由电子从b到a通过电流计
4．如图所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）
P、Q将互相靠拢
P、Q将互相远离
磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度大于g
5．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
6．如图所示，螺线管CD的导线绕法不明。当磁体AB插入螺线管时，电路中有图示方向的感应电流产生。下列关于螺线管极性的判断正确的是（　　）
A．C端一定是N极
B．C端的极性一定与磁体B端的极性相同
C．C端一定是S极
D．因螺线管的绕法不明确，无法判断极性
二、多选题
7．如图所示，水平放置的两组光滑轨道上分别放有可自由移动的金属棒PQ和MN，并且分别放置在磁感应强度为B1和B2的匀强磁场中，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ）
A．向左加速运动
B．向右加速运动
C．向右减速运动
D．向右匀速运动
8．如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（　　）
A．在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高
B．在t3～t4时间内，L有扩张趋势
C．在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流
D．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流
9．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t=0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)。在t1～t2的时间内，对于线圈B，下列说法中正确的（　　）
A．线圈B内有顺时针方向的电流
B．线圈B内有逆时针方向的电流
C．线圈B有扩张的趋势
D．线圈B有收缩的趋势
10．如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向（从上往下看）是（　　）
A．穿过线圈向下的磁通量增大
B．穿过线圈向上的磁通量增大
C．有逆时针方向的感应电流
D．有顺时针方向的感应电流
11．如图所示，导体棒P竖直放置，一固定圆形线圈Q与P在同一竖直面内，P中通有变化电流i，规定如图所示的电流方向为正，电流随时间变化的规律如图所示，则（　　）
A．t1时刻，线圈Q中有顺时针电流
B．t2时刻，线圈Q中有逆时针电流
C．t1～t2，线圈Q有扩张趋势
D．t2～t3，Q中磁通量的变化率增大
12．如图所示，ef、gh为两水平放置的相互平行的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦。当一条形磁铁从某一高度自由下落向下靠近导轨时，下列说法正确的是（　　）
A．磁铁的加速度小于g
B．磁铁的加速度等于g
C．如果下端是N极，两棒向外运动
D．如果下端是S极，两棒相向靠近
13．如图所示是法拉第在1831年做的一个电磁感应实验的示意图。他把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。关于该实验下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合与断开开关S的瞬间，电流表G中都没有感应电流
C．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流
D．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
14．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，由此可知，圆环a可能（ ）
A．顺时针加速旋转
B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转
D．逆时针减速旋转
15．如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动（ ）
A．向右匀速运动
B．向右加速运动
C．向左加速运动
D．向左减速运动
三、实验题
16．探究感应电流方向的实验中，要用到灵敏电流计，条形磁铁，螺线管，已知若电流从正接线柱流入时，指针将偏向正接线柱的一侧，则：
（1）甲图中螺线管的感应电流的磁场方向是______（请填“向上”或“向下”）
（2）乙图中磁铁在螺线管中产生的磁场方向是______（请填“向上”或“向下”）
（3）图丙中螺线管中的磁通量正在______（请填“增大”或“减小”）
（4）图丁中螺线管的绕向为（从上往下看，按电流流经方向）______（请填“顺时针”或“逆时针”）
（5）感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_________引起感应电流的磁通量的变化。
17．“研究电磁感应现象”的实验装置如图所示。
在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现在按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
（1）在图乙中，开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的___________端（选填“上”或“下”）电势高；
（2）在图乙中，螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将___________（选填“向左”、“向右”或“不发生”）偏转；
（3）在图乙中，螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流计的指针将___________（选填“向左”、“向右”或“不发生”）偏转。
18．晓年同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。
(1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（选填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。
(2)如图乙所示，R为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当周围环境温度急剧降低时，从左向右看，金属环A中电流方向为________（选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将_______（选填“向左”或“向右”）运动。
二、解答题
19．如图所示，有一个导电线圈从条形磁铁正上方下落，依次经过a、b、c三个位置。请用楞次定律判断，在经过a、b、c三个位置时线圈中感应电流的方向。
20．如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合导电线圈保持水平地向下运动。在B位置线圈平面与N极的磁感线正好平行。请判断在从A位置到B位置、从B位置到C位置两个过程中，导电线圈中电流的方向。
21．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场区域，如图所示，从边进入磁场开始计时。
（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像；
（2）从进入到穿出磁场的过程中，请分析线框中产生感应电流的情况。
参考答案：
1．AC
【解析】
【详解】
根据安培定则可知，MN处于垂直纸面向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，L2中感应电流的磁场向上，由楞次定律可知，L1线圈中电流的磁场应该是向上减弱，或向下增强。
若L1中磁场方向向上减弱，根据安培定则可知PQ中电流方向为Q→P且减小，根据右手定则可知PQ向右减速运动；若L1中磁场方向向下增强，根据安培定则可知PQ中电流方向为P→Q且增大，根据右手定则可知PQ向左加速运动。
故选AC。
2．ABC
【解析】
【详解】
A．由安培定则可知，在t2～t3时间内，a点相当于电源的正极，d点相当于电源的负极，因此a点的电势始终比d点的电势高，故A正确；
B．在t3～t4时间内，螺线管中磁场的变化率减小，产生的感应电动势减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，L有扩张趋势，故B正确；
C．由安培定则可知，在t1～t2时间内，导线框中有dcbad方向的电流，由于磁场变化率减小，导致感应电流逐渐减小，穿过金属圆环L的磁通量减小，由楞次定律可知L内有顺时针方向的感应电流，故C正确；
D．在t2～t3时间内，螺线管产生的感应电动势不变，穿过金属圆环L的磁通量不变，L内无感应电流，故D错误。
故选ABC。
3．AC
【解析】
【详解】
AB．t1～t2时间内，线圈A中电流为逆时针，线圈B中合磁场向外，线圈B的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场向里，线圈B内有顺时针方向的电流，A正确，B错误；
CD．t1～t2时间内，线圈A中电流为逆时针，线圈B内有顺时针方向的电流，反向电流相互排斥，线圈B有扩张的趋势，C正确，D错误。
故选AC。
4．BD
【解析】
【详解】
AB．磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和，图中内部磁感线线比外部多。外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线将内部抵消，II位置磁铁外部磁感线条数少，将内部磁感线抵消少，则II位置磁通量大。而Ⅰ位置磁铁外部磁感线条数多，将内部磁感线抵消多，则I位置磁通量小。当弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则磁通量变大，且磁场方向由下向上，故A错误，B正确；
CD．向上的磁通量增大，根据楞次定律，则有顺时针方向的感应电流，故C错误，D正确。
故选BD。
5．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．在t1时刻，通入螺线管中电流在减小，依据右手螺旋定则，其形成垂直纸面向外的磁场不断减小，因此线圈Q中的磁通量也要减小，根据楞次定律可知线圈Q将阻碍其磁通量的减小，因此线圈Q会产生逆时针电流，故A错误；
B．同理在t2时刻，线圈Q中有逆时针电流，故B正确；
C．在t1～t2，电流随时间在减小，即通过线圈Q的磁通量在减小，由楞次定律“增缩减扩”可知线圈Q由扩张趋势，故C正确；
D．在t2～t3，电流随时间虽然在增大，但其斜率却在减小，即通过线圈Q的磁通量变化率在减小，故D错误；
故选BC。
6．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据楞次定律的推论“阻碍相对运动”，则磁铁下落过程所受安培力向上，所以磁铁的加速度小于g，则A正确；B错误；
CD．根据楞次定律的推论“增缩减扩”，由磁铁下落过程中，通过闭合回路的磁通量增大，则两棒相向靠近，与磁铁的N、S方向无关，所以D正确；C错误；
故选AD。
7．BD
【解析】
【分析】
【详解】
闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流。闭合开关S 后，在增大电阻 R 的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有 b→a 的感应电流，所以BD正确；AC错误；
故选BD。
8．BC
【解析】
【详解】
当带正电的绝缘圆环a顺时针减速旋转时，相当于顺时针方向电流，并且在减小，根据右手定则，其内（金属圆环a内）有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在减小，金属圆环b内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向里而且减小，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向里，所以b中产生顺时针方向的感应电流。同理可得a逆时针的话需要加速旋转。
故选BC。
9．BD
【解析】
【详解】
A．ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁场不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误；
BC．ab向右加速运动时，abL1组成的闭合回路磁通量增大，产生顺时针方向、增大的感应电流，导致L2中的磁通量向下增大，由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确、C错误；
D．ab向左减速运动时，abL1组成的闭合回路磁通量减小，产生逆时针方向、减小的感应电流，L2中的磁通量向上减小，由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，D正确。
故选BD。
10．B
【解析】
【详解】
当该磁铁向下运动靠近线圈时，无论是做加速或减速或匀速运动，都会引起线圈中磁通量发生增加，产生感应电流，根据楞次定律和右手螺旋定则可知感应电流的方向与图中所标的箭头方向相同。
故选B。
11．D
【解析】
【详解】
AB．在PQ杆滑动的过程中，的面积先增大，后减小，穿过磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P到Q，后是由Q到P，故AB错误；
CD．由左手定则判断得到：PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故D正确，C错误。
故选D。
12．C
【解析】
【详解】
ABC．延时继电器示意图的原理是断开开关S瞬间，穿过铁芯的磁通量减小，线圈B产生感应电流阻碍磁通量的减小，从而使得铁芯继续有磁性，对衔铁D继续有吸引力，当磁性消失后，衔铁才会被拉离触头C，故AB错误，C正确；
D．根据安培定则知A线圈的磁感应强度向上减小，由楞次定律可知穿过B线圈的感应磁场向上，则感应电流由b到a，电流计指针要发生偏转，而自由电子的定向移动为a到b，故D错误；
故选C。
13．A
【解析】
【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，同时，由于相互靠近，根据楞次定律的理解，阻碍相对运动，则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。
故选A。
14．D
【解析】
【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”
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
磁体AB插入螺线管时，在螺线管中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体AB插入，故螺线管的C端和磁体的B端极性相同，故B正确，ACD错误。
故选B。
16． 向上 向下 减小 顺时针 阻碍
【解析】
【详解】
[1]依题意，若电流从正接线柱流入时，指针将偏向正接线柱的一侧，而甲图中电流从正接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流产生的磁场方向向上；
[2]图中电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流产生的磁场方向向下，磁铁向上运动，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律则原磁场方向向下；
[3]图中电流从正接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向上，原磁场方向向上，根据楞次定律可知，磁通量减小；
[4]磁铁N极向上运动，穿过线圈的磁通量减小，原磁场方向向下，根据楞次定律，感应磁场向下，而感应电流从正接线柱流入电流计，因此其方向俯视为顺时针方向；
[5]感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
17． 上 向左 向右
【解析】
【详解】
[1]开关S闭合后，根据安培定则可知螺线管A的下端为S极，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过螺线管B的磁通量向上增大，根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入，所以上端电势高。
[2]螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，穿过螺线管B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流入、下端流出，即电流从电流计的正极流入、负极流出，与甲图中通过电流计的电流方向相同，所以此时电流计的指针将向左偏转。
[3]螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，通过螺线管A的电流增大，螺线管A产生的磁场增强，则螺线管B中的磁通量向上增大，根据楞次定律可知螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入，即电流从电流计的正极流出、负极流入，与甲图中通过电流计的电流方向相反，所以此时电流计的指针将向右偏转。
18． 向左偏转 顺时针 向右
【解析】
【详解】
根据题意，线圈B的磁通量增大时，灵敏电流计的指针向左偏转；
[1]闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，滑动变阻器的阻值减小，回路电流增大，线圈B的磁通量增大时，灵敏电流计的指针向左偏转；
[2]根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当周围环境温度急剧降低时，热敏电阻的阻值增大，回路电流减小，金属环的磁通量减小，根据增反减同，感应电流的磁场向右，根据安培定则，从左向右看，金属环A中电流方向为顺时针。
[3]金属环A和螺线管都是顺时针的电流，同向电流相互吸引，金属环将向右运动。
19．见解析
【解析】
【详解】
在a位置，条形磁铁的磁场方向向上，导电线圈经过a位置瞬间，穿过线圈的磁通量在增大，根据楞次定律，导电线圈中感应电流产生的磁场方向应向下；用右手螺旋定则判断出，在该位置导电线圈中的感应电流从上往下看是顺时针方向；
导电线圈经过b位置瞬间，因该位置各点的磁场方向平行，穿过线圈的磁通量无变化，故线圈中无感应电流产生；
在c位置，条形磁铁的磁场方向向上，导电线圈经过c位置瞬间，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律，导电线圈中感应电流产生的磁场方向应向上；用右手螺旋定则判断出，在该位置导电线圈中的感应电流从上往下看是逆时针方向。
20．逆时针方向（俯视），逆时针方向（俯视）
【解析】
【详解】
根据条形磁铁周围的磁场分布规律可知，从A位置到B位置，穿过导电线圈的磁通量向上且减小，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针方向（俯视）；从B位置到C位置，穿过导电线圈的磁通量向下且增大，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针方向（俯视）。
21．（1）；（2）线框进入磁场阶段，线框中产生逆时针方向的感应电流；线框在磁场中运动阶段，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，线框中产生顺时针方向的感应电流。
【解析】
【分析】
【详解】
线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边均在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．
（1）①线框进入磁场阶段：t为0～，线框进入磁场中的面积与时间成正比，即
S＝lvΔt1
故
Φ＝BS＝BlvΔt1
当Δt1＝时
Φ＝Bl2
②线框在磁场中运动阶段：t为～，线框中的磁通量为
Φ＝Bl2
保持不变，此过程
Δt2＝
③线框离开磁场阶段：t为～，线框中的磁通量均匀减小，
即
Φ＝Bl(l－vΔt3)＝Bl2－BlvΔt3
当t＝时
Δt3＝
Φ＝0
因此穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示．
（2）线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中产生逆时针方向的感应电流；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中产生顺时针方向的感应电流。