2.1楞次定律 同步练习（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修二 2.1 楞次定律
一、单选题
1．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒以某一速度水平抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．金属棒a端的电势高于b端的电势
B．金属棒a端的电势低于b端的电势
C．金属棒中有a到b的感应电流
D．金属棒中有b到a的感应电流
2．如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则线圈对条形磁铁的作用力方向是（　　）
A．先向左，再向右 B．先向右，再向左 C．始终向右 D．始终向左
3．如图所示，是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体向右移动时，下列说法正确的是（　　）
A．电路中感应电流为顺时针方向
B．电路中感应电流为逆时针方向
C．电路中感应电流为顺时针方向
D．导体中感应电流方向为指向
4．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道，一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放、下滑过程中环平面始终保持与弧轨道平面平行，则下列说法中正确的是（　　）
A．圆环中没有感应电流产生
B．安培力始终阻碍圆环相对轨道的运动，以阻碍圆环中的磁通量变化
C．圆环能滑到轨道右侧与A点等高的C处
D．圆环在整个运动过程中机械能不变
5．如图所示，水平桌面上固定一通电直导线，电流方向如图，且电流逐渐增大，导线右侧有一金属导线制成的圆环，且圆环始终静止在水平桌面上，则（　　）
A．圆环中产生顺时针方向的感应电流
B．圆环中产生恒定的感应电流
C．圆环有扩张的趋势
D．圆环受到水平向左的摩擦力
6．如图所示，光滑绝缘的水平面上，有一长直导线与新月形金属导线框，直导线固定，导线框可以在水平面上自由移动。开始导线框的对称轴MN与直导线垂直。t=0时给直导线通交变电流，规定图示方向为电流正方向。下列关于导线框的说法正确的是（　　）
A．在0~时间内，导线框中产生顺时针方向的感应电流
B．在~时间内，导线框有面积缩小的趋势
C．在时导线框受到的安培力最大
D．在0~时间内，导线框将沿MN方向向右平动
7．如图所示，在水平面上有一固定的光滑U形裸金属框架，框架上放置一根金属杆ab，整个装置处于竖直方向的均匀变化磁场中，同时对金属杆施加一个水平力使得金属杆一直处于静止状态，下列说法中正确的是（　　）
A．当磁场方向向上且增强，水平力向左增大
B．当磁场方向向下且减弱，水平力向左减小
C．当磁场方向向下且增强，水平力向右不变
D．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，水平力就会向右
8．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的水平边界重合，某时刻保持两磁场方向不变，增大的同时减小，则圆环中（ ）
A．有可能不产生感应电流 B．产生顺时针方向的感应电流
C．产生逆时针方向的感应电流 D．条件不足无法判断
9．通电螺线管外套着 a、b 两个金属环。两个环的圆心在螺线管的轴线上，如图所示。闭合开关 S，在移动滑动变阻器的滑动头 P 时，下列说法正确的（　　）
A．磁通量Φa < Φb
B．a、b 两环中感应电流的磁场与螺线管内部磁感应强度方向相同
C．当 P 向右滑动时，b 环中的感应电流方向为逆时针方向（从左向右看）
D．当 P 向右滑动时， a、b 两环的面积有扩张的趋势
10．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
11．下列说法正确的是（ ）
A．由UEd可知，在匀强电场中两点间的电势差U等于电场强度E乘以两点间的距离d
B．由可知，若通电导线在某空间未受磁场力，则表明该空间不存在磁场
C．楞次定律其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现
D．由UEIr可知，当电路处于断路状态时I0，EU。所以，电源电动势就是断路状态时的路端电压
12．如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（　　）
A．在A、E两点所处的高度相等
B．从A到D的过程中，圆环对桌面压力小于圆环重力
C．从C到D的过程，从上往下看圆环中产生逆时针方向的电流
D．从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相同
二、填空题
13．把一个用丝线悬排的铝球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铝球的丝线所受的拉力的变化情况：
（1）当滑动变阻器的滑片向右移动时拉力______；
（2）当滑片向左移动时，拉力______；
（3）当滑片不动时，拉力______。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
14．如图所示，两金属棒、放在磁场中，并组成闭合电路，当棒向左运动时，棒受到向下的磁场力，则Ⅰ是_________极，Ⅱ是_________极．
15．如图所示若A不动，而开关S由闭合变为断开的瞬间，通过灵敏电流计的感应电流方向________（填“自上向下”或“自下向上”）
16．如图所示，在一个水平放置且闭合的线圈上方放一条形磁铁，当条形磁铁向上运动时，线圈中产生的感应电流方向从上往下看为_______（选填“顺时针”或“逆时针”）方向.
17．如图所示，金属棒ab置于电阻不计、水平放置的U形光滑导轨上，在虚线ef右侧存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的有界匀强磁场。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右加速运动，在此过程中，回路abdc中电流沿______ （选填“顺时针方向”或“逆时针方向”），圆环L有______ （选填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流沿______ （选填“顺时针方向”或“逆时针方向”）。
三、解答题
18．如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。
19．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。
20．法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示.软环上绕有两个线圈A和B，当线圈A电路中的开关闭合的瞬间，线圈B中的感应电流沿什么方向？
21．如图甲所示，足够长的粗糙平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面的夹角，导轨间距，M、P两端接一阻值的电阻。一质量为、电阻为、长度也为的金属棒ab静止在距离轨道底端处。现在整个装置处在一垂直于导轨平面向上的磁场中，磁感应强度变化的规律如图乙所示。已知金属棒和导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度g取，，，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在时刻闭合开关S。求：
（1）金属棒开始滑动前，流经金属棒的电流方向；
（2）经多长时间金属棒开始滑动。
22．重为G的线圈系在一个弹簧测力计上，其下方有一通电导线，如图甲所示，导线所通过的电流如图乙所示，它们均在同一平面内，求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系。
(1)在t1时刻；
(2)在t2时刻；
(3)在t3时刻。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
AB．由右手定则，金属棒a端的电势低于b端的电势，A错误、B正确；
CD．由于没有闭合回路故金属棒中无感应电流，则C、D错误。
故选B。
2．D
【详解】
条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左；条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左，故D正确，ABC错误。
3．A
【详解】
D．根据题意，由右手定则可知，导体中感应电流方向为指向，故D错误；
AB．由D分析可知，电路中感应电流为顺时针方向，故B错误A正确；
C．由D分析可知，电路中感应电流为逆时针方向，故C错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．水平通电导线周围有磁场，且离导线越远磁场强度越小，在圆环下落过程中，通过圆环的磁通量变小故有感应电流产生，故A错误；
B．根据楞次定律可知，安培力始终阻碍圆环相对轨道的运动，以阻碍圆环中的磁通量变化，故B正确；
C．因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到右侧与A点等高处，故C错误；
D．整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，故D错误；
故选B。
5．D
【详解】
A．直导线通电流向上，在右侧产生的磁感线向里，电流增大，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场向外，则感应电流为逆时针，故A错误；
B．据题意电流只是逐渐增大，而只有直导线通的电流均匀增大，才能在圆环中产生均匀增大的磁通量变化，从而产生恒定的感应电流，故B错误；
C．穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律的理解“增缩减扩”，可知圆环有收缩的趋势，故C错误；
D．将有逆时针感应电流流过的圆环用微元法截成电流元，上下电流元所受安培力抵消，而对于左右的电流元，由于左侧所处磁感应强度更大，抵消右侧所受安培力之后为总的安培力方向，由左手定则可知方向向右，则圆环始终静止在水平桌面上有圆环受到水平向左的摩擦力和安培力平衡，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．在0~时间内，直导线中的电流正向增大，导线框中向里的磁通量增大，由楞次定律可知，线框中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；
B．在~时间内，导线框中磁通量减小，其面积有扩大的趋势，故B错误；
C．在时直导线中电流变化率为零，导线框中感应电流为零，受到的安培力为零，故C错误；
D．在0~时间内，导线框受到安培力沿对称轴向右，线框向右加速运动，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
由于磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为恒量，则感应电流保持不变。
A．当磁场方向向上且增强，根据楞次定律可知（俯视）电流方向为顺时针，根据左手定则可知ab棒受到的安培力方向向左，根据FA=BIL可知安培力逐渐增大，根据平衡条件可知水平力向右增大，故A错误；
B．当磁场方向向下且减弱，根据楞次定律可知（俯视）电流方向为顺时针，根据左手定则可知ab棒受到的安培力方向向右，根据FA=BIL可知安培力逐渐减小，根据平衡条件可知水平力向左减小，故B正确；
C．当磁场方向向下且增强，根据楞次定律可知（俯视）电流方向为逆时针，根据左手定则可知ab棒受到的安培力方向向左，根据FA=BIL可知安培力逐渐增大，根据平衡条件可知水平力向右增大，故C错误；
D．无论磁场方向如何，只要磁场减弱，则闭合回路的磁通量减弱，根据楞次定律可知回路的面积有增大的趋势，ab棒受到的安培力方向向右，水平力就会向左，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
增大的同时减小，根据楞次定律和安培定则可知，圆环中产生顺时针方向的感应电流，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．D
【详解】
A．如图，螺线管内部磁场和外部磁场均通过线圈a、b，且内部磁场的磁通量大于外部磁场的磁通量，则
Φ=Φ内-Φ外
因为螺线管外部磁场通过金属环a的磁通量小于通过金属环b的磁通量，故
Φa >Φb
故A错误；
B．移动滑动变阻器的滑动头P，电路总电阻变化，线圈电流变化，电流磁场的变化使金属环a、b发生电磁感应现象。若螺线管电流的磁场变大，在金属环范围内，螺线管内部磁场比外部磁场变化快，则两金属环磁通量变大，故感应电流的磁场与螺线管内部磁场反向；反之，感应电流的磁场与螺线管内部磁场同向。故B错误；
C．P向右滑动，滑动变阻器阻值减小，电路总阻值减小，螺线管电流变大。如图，根据安培定则，可知通过b 环中的磁通量向左变大，在根据楞次定律，可知b 环中的感应电流方向为顺时针方向（从左向右看），故C错误；
D．金属环处在螺线管外部磁场当中，螺线管外部磁场与螺线管内部磁场方向相反，根据左手定则，判断出a、b 两环的面积有扩张的趋势。（也可理解为：金属环向外扩张时，螺线管内部磁场的磁通量不变，外部磁场的磁通量变大，使金属环的磁通量减小，正好满足阻碍磁通量变大，故两金属环由扩张趋势），故D正确。
故选D。
10．C
【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。
11．C
【详解】
A．由公式U=Ed可知，在匀强电场中两点间电势差U等于电场强度E与两点间沿电场方向距离d的乘积， A错误；
B．一根通电直导线在某个空间没有受到磁场力的作用，可能是空间没有磁场，也可能是电流的方向与磁场方向平行，B错误；
C．楞次定律其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现， C正确；
D．由可知，当电路处于断路状态时I=0，E=U。所以电源电动势在数值上等于断路状态时的路端电压，但二者不能等同。电动势是描述电源性质的重要物理量，是非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功，而电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．磁铁在摆动的过程中，使圆环的磁通量发生变化，圆环内产生感应电流，感应电流在圆环内产生热量，损失磁铁的机械能，磁铁的振幅将减小，所以E点一定比A点低，A错误；
B．根据来拒去留，从A到D的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环对桌面压力大于圆环重力，B错误；
C．从C到D的过程，根据楞次定律，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流，C错误；
D．磁铁从A到D的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环受到的静摩擦力水平向右；磁铁从D到E的过程中，磁铁和圆环相互吸引，圆环受到的静摩擦力水平向右，D正确。
故选D。
13． 变小 变大 不变
【详解】
（1）[1]铅球相当于口朝下的线圈，当滑动变阻器的滑动头向右移动时，电流增大磁场增强，由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥，则拉力变小。
（2）[2]理由类似于上面，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，电流减小，由楞次定律可知线圈与铅球互相吸引，则拉力变大。
（3）[3]滑动变阻器的滑动端不移动时，电流没有变化，则铅球没有感应电流出现，则拉力不变。
14． S N
【详解】
[1][2]由左手定则可知，cd受到的安培力方向向下，棒中电流方向是：由c指向d；由右手定则可知，ab棒所处位置磁场方向：竖直向上，则Ⅰ是S极，Ⅱ是N极；
15．自上向下
【详解】
由题意可知开关S由闭合变为断开的瞬间，A线圈电流变小，磁通量变小，根据楞次定律可知B线圈产生朝下的感应磁场，又根据螺旋定则可知G表有自上向下的电流．
16．顺时针
【详解】
[1]条形磁铁下端为N极，所以当磁铁向上运动时，穿过线圈向下的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向。
17． 逆时针方向 收缩 顺时针方向
【详解】
[1][2][3]根据右手定则可知，ab棒切割磁感线，abdc回路中产生沿逆时针方向的感应电流，则abdc回路中感应电流在圆环处产生垂直纸面向外的磁场。感应电流的大小与ab棒切割磁感线的速度成正比，随着ab棒不断向右加速运动，穿过小圆环的磁通量不断增大，由楞次定律可知，小圆环中产生沿顺时针方向的感应电流，小圆环有收缩的趋势。
18．从上往下看，位置A沿逆时针方向、位置B沿逆时针方向、位置C沿逆时针方向
【详解】
在位置A、B、C处，线圈的左边和右边都切割感线产生感应电动势，由于左边所在处的磁感应强度大，产生的感应电动势大，所以线圈中有感应电动势，一定有感应电流，且线圈中感应电流方向与一边产生的感应电动势方向相同，根据右手定则判断可知线圈中感应电流沿逆时针方向，则从上往下看，位置A沿逆时针方向、位置B沿逆时针方向、位置C沿逆时针方向。
19．（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。
【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。
20．从D到C
【详解】
当线圈A电路中的开关闭合的瞬间，线圈A中产生向上的磁场并穿过线圈B，使线圈B中向下的磁通量增大，根据榜次定律“增反、减同”原理，线圈B中感应电流的磁场方向向上，线圈B中产生的电流方向从上往下看为逆时针方向，如图所示，故电表G中电流方向为从D到C.
21．（1）由a流向b；（2）0.4s
【详解】
（1）由楞次定律可知，金属棒中电流由a流向b。
（2）设金属棒开始滑动时，磁感应强度为，由法拉第电磁感应定律可知
则电路中的电流为
即将滑动时，受力平衡，即
又
设经过时间开始滑动，则
联立解得
22．(1)小于G；(2)等于G；(3)大于G
【详解】
(1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，由楞次定律知线圈有收缩的趋势，受到向上的安培力，故弹簧测力计的示数小于G；
(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，由力的平衡知，弹簧测力计的示数等于G；
(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少，线圈中产生感应电流，由楞次定律知线圈有扩张的趋势，受到向下的安培力，故弹簧测力计的示数大于G。
答案第1页，共2页
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