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，有一闭合的金属线框abcd，放置在垂直于纸面的匀强磁场中，匀强磁场方向与线框平面垂直。在仅有线框移动的情况下，发现ab边受到竖直向上的安培力，则此时线框处于以下哪种运动（　　）
A．水平向左平移
B．水平向右平移
C．沿磁场边界向上平移
D．沿磁场边界向下平移
2．如图所示，光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是（　　）
A．线圈1
B．线圈2
C．线圈3
D．线圈4
3．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的条形磁铁。当一水平线圈从磁铁上方附近沿直线AB快速经过时，若磁铁始终不动，关于线圈中电流方向正确判断的是（从上往下看）（　　）
A．一直是逆时针
B．一直是顺时针
C．先逆时针，后顺时针
D．先顺时针，后逆时针
4．长沙磁悬浮中低速城市轨道交通线路是中国首条拥有完全自主知识产权的磁浮铁路，全长18.75km，设计时速100km/h。小明学习了电磁感应的知识后对磁悬浮列车产生了很大的兴趣，他特意去长沙体验乘坐了磁悬浮列车。回家后，他查找了相关资料并和同学一起设计了一个磁悬浮实验，他找来了一个金属圆盘，用绝缘细线系在圆盘中心把它水平吊起来，再在圆盘下放置一螺线管，调整至细线、圆盘中心轴线、螺线管中心轴线共线（如图甲所示），规定图中螺线管中通的电流方向为正方向，他们给螺线管通以图乙所示的电流，并对金属圆盘何时能产生磁悬浮效应有不同的看法，其中正确的是（　　）
A．t1时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”
B．t2时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”
C．t3时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”
D．t4时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”
5．如图所示，一个闭合梯形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且距离很近（但不重叠）的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。不计空气阻力，线框从实线位置由静止释放至运动到下方虚线位置的过程中（　　）
A．穿过线框的磁通量先增大后减小
B．线框中感应电流的方向先逆时针后顺时针
C．线框受到的安培力方向先竖直向上后竖直向下
D．线框运动的加速度一直不超过重力加速度
6．如图甲所示，水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时（图甲中电流所示的方向为正方向），则（　　）
A． t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右
B．t2到t3时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向左
C．0到t2时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向也不变
D．t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变
7．如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源E和开关K，则下列说法正确的是（　　）
A．在K闭合的一瞬间，线圈c中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势
B．在K闭合的一-瞬间，线圈c中有逆时针方向的瞬时电流，有扩张趋势
C．在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势
D．在K闭合的一-瞬间，线圈a中有顺时针方向的瞬时电流，有扩张趋势
8．如图，同一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a环中通有逆时针方向的恒定电流I，b环中不通电。现将a环沿直线移向图中a＇位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为（　　）
A．i为顺时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动
B．i为顺时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动
C．i为逆时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动
D．i为逆时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动
二、多选题
9．如图所示，通电直导线和平行直导线放置的闭合导体框，当通电导线运动时不与导体框接触且始终在导体框的左侧，以下说法正确的是（　　）
A．当导线向左平移时，导体框中感应电流的方向为
B．当导线向左平移时，导体框中感应电流的方向为
C．当导线向右平移时，导体框中感应电流的方向为
D．当导线向右平移时，导体框中感应电流的方向为
10．如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则（　　）
A．车将向右运动
B．车将向左运动
C．条形磁铁会受到向左的力
D．车会受到向左的力
11．研究发现，通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度与电流成正比、与距导线的距离成反比。如图所示，长直导线中通有竖直向上的电流I，其右侧有一个矩形线框，线框与导线始终在同一个平面内，下列说法正确的是（　　）
A．若I恒定，线框向上平动时，则线框中产生方向的感应电流
B．若I恒定，线框向右平动时，则线框中产生方向的感应电流
C．若线框固定，中的电流增大，则线框中产生方向的感应电流
D．若线框固定，中的电流减小，则线框中产生方向的感应电流
12．如图所示，水平面内有4条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，它们构成一个九宫格。四个相同的圆形闭合线圈在其中四个方格内放置于正中心，直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当4条直导线中的电流都增大时，四个线圈1、2、3、4中感应电流的情况是（　　）
A．线圈1中有感应电流
B．线圈2中无感应电流
C．线圈3中无感应电流
D．线圈4中无感应电流
三、实验题
13．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。
14．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示．已知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）．
（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）．
四、解答题
15．如图所示，是矩形导线框abcd的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中，据此完成表内容。
序号 线圈的运动 线圈中是否有感应电流产生 感应电流的方向
1 将线框abcd向右匀减速平移
2 将线框abcd向纸面外平移
3 将线框abcd以ad为轴向外转动60°
16．如图所示，在一枚长铁钉上用漆包线绕上A和B两个线圈，将线圈B的两端接在一起，并把CD段漆包线拉直置于自制的小磁针上方。试判断在用干电池给线圈A通电的瞬间，小磁针偏转的方向。做一下这个实验，看看你的判断与实验结果是否一致。
17．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。
18．如图所示，金属棒ab和cd搁在水平导轨上，当ab向右运动时标出cd上的电流方向和cd的运动方向。
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
由于ab边受到竖直向上的安培力，根据左手定则，可知线框中的电流方向为顺时针方向，再根据安培定则可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律“增反减同”可知，原磁场磁通量增大。
A．当线框水平向左平移时，穿过线框的磁通量增大，故A正确；
B．当线框水平向右平移时，穿过线框的磁通量减小，故B错误；
CD．沿磁场边界上下平移时，穿过线框的磁通量不变，故CD错误。
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
AC．结合安培定则和磁场的矢量叠加可分析出，线圈1、3内的磁通量为零，当导线中电流增大时，线圈1、3内的磁通量仍为零，故无感应电流产生，故AC错误；
B．同理知线圈2内的磁场垂直纸面向外，当导线中电流增大时，线圈2内的磁通量垂直纸面向外增加，根据楞次定律可得线圈2中会产生顺时针方向的感应电流，故B错误；
D．同理知线圈4内的磁场垂直纸面向里，当导线中电流增大时，线圈4内的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律可得线圈4中会产生逆时针方向的感应电流，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
根据条形磁铁磁感线分布规律可知，沿直线AB快速经过过程，穿过线圈向上的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场应阻碍原磁通量的变化，根据右手螺旋定则可以判断，线圈中电流方向先顺时针，后逆时针。
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
A．t1时刻螺线管中电流均匀增大，由安培定则可知，从下向上穿过金属圆盘的磁通量均匀增大，由楞次定律可知，金属圆盘此时有向上运动的趋势，受到向上的磁“浮力”，A正确；
B．t2时刻螺线管中电流不变，因而穿过金属圆盘的磁通量不变，没有感应电流产生，所以也没有磁“浮力”，B错误；
CD．t3时刻到t4时刻，螺线管中电流减小，因而穿过金属圆盘的磁通量减小，由楞次定律可知，圆盘有向下运动的趋势，即受到向下的“拉力”，CD错误。
故选A。
5．D
【解析】
【详解】
AB．根据安培定则，通电直导线的磁场在上方垂直纸面向里，下方垂直纸面向外．线框从上向下靠近导线的过程，向里的磁场磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流；穿越导线时，上方向里的磁场和下方向外的磁场叠加，先是向里的磁通量减小，一直减小到零，之后变成向外的磁通量，并逐渐增大，直至最大，这一过程线框中产生顺时针方向的电流；向外的磁通量变成最大后，继续向下运动，向外的磁通量又逐渐减小，这时的电流方向又变成了逆时针。所以整个过程中，穿过线框的磁通量是：向里增加→向里减小→向外增大→向外减小；→线框中感应电流方向依次为逆时针→顺时针→逆时针，故选项AB错误；
CD．根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，故线框所受安培力的方向始终向上，线框所受合力为重力与安培力之差，不会超过重力，所以加速度一直不超过重力加速度，故C错误，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【详解】
A．t1到t2时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流减小，所以穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，故A错误；
B．同理t2到t3时间内，长直导线中的电流向下且增大，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故B错误；
C．同理0到t1时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为adcba，故0到t2时间内，线框内感应电流方向改变，故C错误；
D．t1到t2时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，t2到t3时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变，故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
AB．在K闭合的一瞬间，线圈b中有顺时针方向的瞬时电流，线圈b内磁场垂直纸面向里增大，线圈b外磁场垂直纸面向外增大，研究c线圈，根据楞次定律、右手螺旋定则和左手定则，线圈c中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势，故A正确，B错误。
CD．研究a线圈，根据楞次定律、右手螺旋定则和左手定则，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有扩张的趋势，故CD错误。
故选A。
8．A
【解析】
【详解】
a环中通有逆时针方向的恒定电流I，a环内的磁场方向垂直纸面向外，a环外的磁场方向垂直纸面向里，b环的总磁通量方向向外，当a环沿直线移向图中a＇位置时，b环内的磁通量向外增大，由楞次定律可知，b环中感应电流i的方向为顺时针，根据楞次定律推论，阻碍相对运动，所以b环圆心向靠近a＇位置运动，则A正确；BCD错误；
故选A。
9．AD
【解析】
【详解】
AB．当导线L向左平移，即逐渐远离线圈，导致穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，根据右手螺旋定则，可知，线圈所处的磁场方向垂直纸面向里，依据楞次定律，则产生感应电流的方向为abcda，故A正确，B错误；
CD．当导线L向右平移，即逐渐靠近线圈，导致穿过线圈的磁场增大，即穿过线圈的磁通量增大，根据右手螺旋定则，可知，线圈所处的磁场方向垂直纸面向里，依据楞次定律，则产生感应电流的方向为adcba。故C错误，D正确。
故选AD。
10．AC
【解析】
【详解】
由题意可知，当磁铁向右运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，因此根据楞次定律，则有感应电流产生，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的力，向右运动，故选AC。
11．BD
【解析】
【详解】
A．若I恒定，线框向上平动时，穿过线圈的磁通量不变，则线框中无感应电流，选项A错误；
B．若I恒定，线框向右平动时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项B正确；
C．若线框固定，中的电流增大，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项C错误；
D．若线框固定，中的电流减小，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项D正确。
故选BD。
12．BD
【解析】
【分析】
【详解】
根据安培定则可判断出长直导线中电流产生的磁场方向，线圈1、2、4中的合磁通量始终为零，所以增大直导线中的电流时，线圈1、2、4中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，而线圈3中有感应电流产生；故选BD。
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。
14． 顺时针 逆时针
【解析】
【详解】
（1）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由a经G流向b，再由安培定则知线圈绕向如图所示，为顺时针．
（2）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由b经G流向a，再由安培定则知线圈绕向为逆时针．
15．见解析
【解析】
【详解】
1．将线框abcd向右匀减速平移，其磁通量减小，根据楞次定律，则产生逆时针方向感应电流；
2． 将线框abcd向纸面外平移，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；
3．将线框abcd以ad为轴向外转动60°，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；
16．见详解
【解析】
【详解】
由图可知，电池的左侧为正极，干电池通电的瞬间，线圈A产生的磁场的方向向左，根据楞次定律，线圈B中产生电流，电流的方向由C到D，根据安培定则，CD导线下方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针S极向纸外偏转，N极向纸内偏转。
17．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）。
18．
【解析】
【分析】
【详解】
根据右手定则可判断ab中感应电流从a到b，则cd中电流方向从c到d；由左手定则可知cd受安培力向右，如图。