2.1楞次定律 分层作业（word版含答案）

课时1楞次定律分层作业夯实基础展第二章电磁感应2021_2022学年高二物理选择性必修第二册（人教版2019）
一、单选题，共10小题
1．如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径大于B环的半径，从0到的时间间隔内，当导线A环中的电流i发生某种变化，而导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向，且导线B环总有扩张的趋势。设A环中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同，则i随时间t的变化的图线可能是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，薄板左下方有一条形磁铁，当磁铁匀速自左向右通过线圈下方时，线圈始终保持静止，那么线圈中产生感应电流的方向（从上向下看） 和线圈受到薄板的摩擦力方向分别是（　　）
A．感应电流的方向先逆时针方向，后顺时针方向
B．感应电流的方向先顺时针方向，后逆时针方向
C．摩擦力方向先向左、后向右
D．摩擦力方向先向右、后向左
3．如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是（　　）
A．磁铁插向左环，横杆发生转动
B．磁铁插向右环，横杆不发生转动
C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流
D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流
4．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　）
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
5．关于楞次定律，下列说法中正确的是 （　　）
A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强
B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱
C．感应电流的磁场总是和原磁场方向相反
D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化
6．如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化是（　　）
A．先减小后增大 B．始终减小
C．始终增大 D．先增大后减小
7．如图所示A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则 （　　）
A．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小
B．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大
C．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大
8．如图甲，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受重力为G，桌面对P的支持力为N，则（　　）
A．t1时刻NG
C．t3时刻N＝0 D．t4时刻N>G
9．课堂上，杨老师演示了一个有趣的电磁现象：将一空心铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。强磁铁由静止释放在铝管中运动过程中，关于其运动和受力情况，下列分析正确的是（　　）
A．先加速下落后减速下落
B．始终做加速运动，且加速度不断增大
C．所受铝管对它的作用力方向竖直向上
D．所受合力方向竖直向上
10．如图（甲）为手机及无线充电板。图（乙）为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是（ ）
A．c点的电势低于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为
D．c、d之间的电势差为
二、多选题，共4小题
11．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　）
A．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
B．奥斯特在实验中观察到电磁感应现象，该现象解释了电和磁之间存在联系
C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，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
12．两圆环、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示的感应电流，则（　　）
A．A可能带正电且转速减小
B．A可能带正电且转速增大
C．A可能带负电且转速减小
D．A可能带负电且转速增大
13．如图所示，电阻为的圆形闭合金属线圈半径为，放在与线圈平面垂直向里的磁场中，磁感应强度随时间变化规律为（其中和都是不变已知量，且）。在磁感应强度随时间变化过程中，下面说法正确的是（　　）
A．线圈中的感应电流方向不变
B．线圈总是有扩张的趋势
C．时间内，通过线圈截面的电量为
D．时间内，线圈产生的焦耳热为
14．如图，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路．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．向右加速运动 B．向右减速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
三、填空题，共4小题
15．截面积为，匝的圆形线圈处于如图所示的磁场中，磁感应强度以每秒的速率增加，电阻，线圈电阻（其它电阻不计）。则通过电阻的电流的大小为_________，方向_________。
16．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。
17．有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转；现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出：
（1）图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为________.（填“偏向正极”或“偏向负极”）
（2）图乙中磁铁下方的极性是______.（填“N极”或“S极”）
（3）图丙中磁铁的运动方向是______.（填“向上”或“向下”）
（4）图丁中线圈从上向下看电流方向是________.（填“顺时针”或“逆时针”）
18．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，将螺线管与电流计组成闭合回路，实验装置如图。将条形磁铁的极、极分别插入、抽出线圈，线圈中的感应电流方向分别如甲、乙、丙、丁图所示。则甲图中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向__________（填“相同”或“相反”），丙图中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向__________（填“相同”或“相反”）。由此可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的__________。
四、解答题，共4小题
19．如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻的电流方向和线圈产生的感应电动势；
（2）求电阻的热功率P。
20．如图所示，一个边长为a、匝数为n、总电阻R的正方形线圈，线圈平面与匀强磁场垂直、且一半在磁场中。在时间t内，磁感应强度的方向不变、大小由B均匀增大到2B，在此过程中，求：
（1）线圈中感应电流方向及产生的感应电动势大小；
（2）t时刻回路的电功率及线圈所受安培力的大小。
21．如图甲所示，n＝150匝的圆形线圈M，处在垂直纸面向里的匀强磁场内，其电阻为1Ω，它的两端点a、b与阻值为2Ω的定值电阻R相连，穿过线圈的磁通量的变化规律如图乙所示。
（1）判断a、b两点的电势高低；
（2）求电阻R中通过的电流。
22．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端、与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）求内通过长直导线横截面的电荷量；
（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；
（3）若规定为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，在所给坐标轴上画出通过电阻的图像。（注意在图像轴上标注出需要的物理量）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
根据楞次定律可以判断，因为导线B环总有扩张的趋势，则导线B环中的磁通量减小，当导线B环中的感应电流沿逆时针方向时，其磁通量应垂直于纸面向外减小，再根据安培定则可以判断，导线A环中的电流应沿逆时针方向减小，即沿负方向减小。
故选B。
2．B
【解析】
AB．根据楞次定律可知，靠近时，向上的磁通量增加，所以感应电流的方向（从上向下看）顺时针；当远离时，向上的磁通量减小，所以感应电流的方向（从上向下看）逆时针，故A错误，B正确。
CD．一条形磁铁匀速自左向右通过线圈下方靠近时，导致穿过线圈的磁通量要增加，根据楞次定律的另一种表述，感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因，即阻碍磁通量的变化。则要阻碍磁通量的变化，所以线圈有向右运动的趋势，由于线圈静止，知线圈受到向左的摩擦力。 当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量要减小，根据楞次定律的另一种表述，要阻碍磁通量减小，线圈有向右的运动趋势，由于线圈静止，知线圈受到向左的摩擦力。故CD错误；
故选B。
3．D
【解析】
磁铁插入金属环，金属环磁通量发生变化，产生感应电动势。但左环未闭合，不产生感应电流，不形成感应磁场，不会发生转动。右环是闭合环，磁通量变化时，会产生感应电流，形成磁场，与磁铁相互作用，发生转动。故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确；
BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。
故选D。
5．D
【解析】
楞次定律的内容：感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以ABC错误；D正确；
故选D。
6．A
【解析】
线圈在N极和S极附近时，磁场较强，磁感线较密，而在条形磁铁中央附近，磁场最弱，磁感线较疏，因此在两边处穿过线圈的磁感线较多，磁通量较大，而在中间处穿过线圈的磁感线较少，磁通量较小，故穿过线框磁通量先变小后变大。
故选A。
7．A
【解析】
胶木盘A侧面均匀分布着负电荷，由静止开始绕其轴线按箭头所示方向加速转动，形成不断增大的环形电流，根据右手螺旋定则知，通过金属圆环B的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知金属圆环B中产生顺时针方向的感应电流（俯视）。此外，为阻碍磁通量的增大，金属圆环B有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
8．D
【解析】
AD．t1时刻和t4时刻电流增大，其产生的磁场磁场强度增大，则穿过P的磁通量变大，由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变大，则P有向下运动的趋势，对地面的压力增大，故N>G，故A错误，D正确；
B．t2时刻，线圈Q中电流最大，形成的磁场最强，但电流变化率为零，故线圈P中磁通量不变，N=G，故B错误；
C．t3时刻，线圈Q中电流变化最快，线圈P中产生感应电流最大，但线圈Q中电流为零、磁场为零，与线圈P没有相互作用力，故N=G，故C错误。
故选D。
9．C
【解析】
ACD．根据楞次定律‘来拒去留’可知，铝管对强磁铁的作用力竖直向上，又因为仅仅是阻碍，不是阻止，所以铝管对强磁铁的的作用力小于强磁铁的重力，磁铁所受合力竖直向下，即物体一直做加速运动，故AD错误，C正确；
B．磁铁运动速度越大，来拒去留越明显，即铝管对磁铁的作用力越大，所以物体的加速度在减小，故B错误。
故选C。
10．A
【解析】
AB．受电线圈内部磁场向上且增强，据楞次定律可知，受电线圈中产生的感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，B错误，A正确；
CD．根据法拉第电磁感应定律可得电动势为
由于c点的电势较低，故c、d间电势差为
CD错误。
故选A。
11．AD
【解析】
A．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，解释了磁化现象，故A正确；
B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该现象解释了电和磁之间存在联系，故B错误；
C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，不会出现感应电流，故C错误；
D．楞次在分析了许多实验事实后提出了楞次定律，即感应电流应具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D正确。
故选AD。
12．BC
【解析】
AB．由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外，由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；若原磁场向里，则A中电流应为顺时针，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大，故A错误，B正确；
CD．若原磁场向外，则A中电流应为逆时针，即A应带负电，且电流应减小，即A的转速应减小，故C正确，D错误。
故选BC。
13．AD
【解析】
A．由可知，磁场变化率是，是一个常数，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势是一个定值，大小和方向均不变，因此感应电流方向不变，A正确；
B．由可知，t0时刻前，B均匀减小，穿过线圈的磁通量减少，线圈有扩张趋势，t0时刻后，B均匀增大，穿过线圈的磁通量增大，线圈有收缩趋势，B错误；
C．时间内，通过线圈截面的电量
C错误；
D．时间内，线圈产生的电动势恒定不变，为
产生的焦耳热为
D正确。
故选AD。
14．BC
【解析】
根据安培定则可知，MN处于ab产生的垂直向里的磁场中，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，L1中感应电流的磁场向上，由楞次定律可知，L2线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加，再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动，故BC正确，AD错误；
故选BC。
15． 0.1 到
【解析】
线圈中磁感应强度均匀增加，则根据感生电动势大小可知回路中产生的感应电动势
故通过电阻的电流
根据楞次定律可知感应磁场方向垂直纸面向外，则由右手螺旋定则知感应电流方向为由到。
16． 逐渐减弱 逆时针
【解析】
匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，说明受到安培力的方向向外，导线围成的面积扩大，由楞次定律可知，导线内的磁通量一定在减小，因为扩大面积可以阻碍磁通量的减小，所以该磁场在“逐渐减弱”。
由楞次定律可知，原磁场方向向外，且逐渐减弱，回路中感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向是“逆时针”。
17． 偏向正极 S极 向上 顺时针
【解析】
（1）根据楞次定律可知，图甲中感应电流从正极流入电流计，则灵敏电流计指针的偏转方向为偏向正极；
（2）图乙中，感应电流从负极流入电流计，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性是S极；
（3）图丙中，感应电流从负极流入电流计，根据楞次定律可知，磁铁的运动方向是向上；
（4）图丁中，根据楞次定律可知，线圈从上向下看电流方向是顺时针方向。
18． 相反 相同 磁通量的变化
【解析】
甲图中磁铁产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则知通电螺线管中感应电流的磁场方向向上，感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相反；
丙图中磁铁产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则知通电螺线管中感应电流的磁场方向向下，感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相同；
甲图中原磁场磁通量增大，感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相反。丙图中原磁场磁通量减小，感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相同。由此可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
19．（1），；（2）1.92W
【解析】
（1）根据楞次定律可知通过电阻的电流方向为。根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势为
（2）根据闭合电路欧姆定律可知通过R的电流大小为
电阻的热功率为
20．（1）方向逆时针，；（2），
【解析】
（1）由楞次定律可知感应电流方向逆时针，根据法拉第电磁感应定律可得
（2）由闭合电路欧姆定律得
所以电功率为
安培力的大小为
21．（1）a点电势比b点高；（2）10A
【解析】
（1）由图象知，穿过M的磁通量均匀增加，根据楞次定律可知a点电势比b点高；
（2）由法拉第电磁感应定律知
由闭合电路欧姆定律知
22．（1）0.5C；（2）；（3） ，详见解析
【解析】
（1）由电量和电流的关系可知图像下方的面积表示电荷量，因此有
代入数据解得
（2）由磁通量的定义可得
代入数据可得
（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势
由闭合回路欧姆定律可得
代入数据解得
在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示
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