人教版（2019）选择性必修二2.1楞次定律(word版含答案)

2.1 楞次定律
一、单选题
1．如图所示，平行导体滑轨，水平放置，固定在竖直向下的匀强磁场中。导体棒、横放其上静止，形成一个闭合电路，当和同时向右滑动的瞬间，前者速度小于后者速度，电路中感应电流的方向及导体棒受到的磁场力方向分别为（　　）
A．电流方向沿；受力方向向右
B．电流方向沿；受力方向向左
C．电流方向沿；受力方向向右
D．电流方向沿；受力方向向左
2．如图所示是某学习小组设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装有永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈A、B，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。当电梯坠落至磁铁在图示位置时（　　）
A．A中的感应电流沿顺时针方向（俯视）
B．A、B中感应电流方向相反
C．磁铁对B有向上的安培力
D．A、B相互吸引
3．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上放一弹性闭合导体环，在导体环轴线上方有一条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断中正确的是（　　）
A．导体环有收缩趋势
B．通过导体环的磁通量保持不变
C．导体环对桌面的压力小于重力
D．导体环中产生顺时针方向的感应电流
4．图甲所示为2019年日本发射货运飞船搭载的STARS-Me系列卫星，其包含两颗微小、犹如魔方大小的卫星，卫星之间通过一根细钢缆相连，它们以相同角速度环绕地球从东向西转动，其简化图如图乙所示，己知卫星A位于卫星B正下方，轨道高度均低于地球同步轨道，下列说法正确的是（ ）
A．两颗卫星线速度均大于7.9km/s
B．根据公式，卫星A的线速度大于B的线速度
C．卫星A与卫星B之间钢缆上可能没有力的作用
D．当两颗卫星在赤道平面上方转动时，卫星A电势高
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，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的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
7．如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　）
A．在t1时刻，FN>G，P有扩张的趋势
B．在t2时刻，FN>G，P有缩小趋势
C．在t3时刻，FN=G，P中有感应电流
D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
8．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
9．如图中的四个图分别表示闭合电路中一部分直导线在匀强磁场中运动发电，其中关于磁场方向、导体棒的速度v和电路中产生的感应电流I的相互关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．图为地磁场磁感线的示意图，北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处的电势为。下列说法正确的是（　　）
A．若飞机从西往东飞，比高 B．若飞机从东往西飞，比高
C．若飞机从南往北飞， D．若飞机从北往南飞，比高
11．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
12．如图所示，一根光滑的水平绝缘杆，A 处固定一个金属线圈，B 处挂一个闭合铜环。现给线圈分别通以下图所示的四种电流，其中能使铜环在 0-t1 时间内加速度方向保持向右的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
13．如图所示，条形磁铁移近螺线管时螺线管和条形磁铁之间________（填“有”或“无”）相互电磁作用力；螺线管中A点电势________ B点电势．（填“高于”或“低于”）
14．如图为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图，产生电磁感应现象的是___________（填“A”或“B”）线圈。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向为___________（填“D到C”或“C到D”）。
15．如图所示，金属圆环套在光滑的绝缘水平杆上，左侧一条形磁铁，正在沿圆环轴心方向朝环运动．我们可以判断，圆环中形成的感应电流方向为________（从右往左看）（填“顺时针”或“逆时针”），环受安培力作用会向________（填“右”或“左”）运动．
16．如图所示，AB两个线圈在同一平面上，A线圈在B线圈中。当只在B线圈中通以逆时针方向的电流，则穿过A线圈的磁通量方向为___________；当只在A线圈中通以顺时针方向不断减小的电流，B线圈会产生___________时针方向的感应电流。
17．如图所示，当导线棒ab在外力作用下沿导轨向左运动时，流过R的电流方向是_________。（用字母表示）
三、解答题
18．如图甲所示，金属线框在匀强磁场中向右运动，产生了图示的感应电流，试分析匀强磁场的磁感应强度方向。如图乙所示，通电线框在匀强磁场中受到安培力向右运动，试分析匀强磁场的磁感应强度方向。
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．如图所示，矩形线框abcd在匀强磁场中向左运动，则求cd边中的感应电流方向。
21．如图所示，v为闭合电路中一部分导线在匀强磁场中运动的速度方向，试标出导线中的感应电流方向．
22．法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
当和同时向右滑动的瞬间，前者速度小于后者速度，根据右手定则可知导体棒产生的感应电动势为逆时针方向，导体棒产生的感应电动势为顺时针方向，但产生的感应电动势小于产生的感应电动势，故回路中的电流方向为顺时针方向，即沿，根据左手定则可知导体棒受到的安培力向左，选项B正确，ACD错误；
故选B。
2．B
【详解】
AB．由图可知，当电梯下坠到图示位置时，通过A线圈的磁通量向上减少，通过B线圈的磁通量向上增加，由楞次定律可知，从上向下看，A线圈中产生逆时针方向的感应电流，B线圈中产生顺时针方向的感应电流，即A、B中感应电流方向相反，故A错误，B正确；
C．根据来拒去留的方法可知，B线圈对磁铁的作用力向上，根据牛顿第三定律可得，磁铁对B有向下的安培力，故C错误；
D．因为A、B中感应电流方向相反，根据异向相斥可知，两线圈相互排斥，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
ABC．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律可知导体环产生的感应电流所受的安培力将使导体环有收缩趋势和远离磁铁的趋势，则导体环对桌面的压力大于重力，故A正确，BC错误；
D．由于磁铁的极性未知，所以无法判断导体环中感应电流的方向，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．第一宇宙速度7.9km/s是物体在地球表面附近做匀速圆周运动的速度，同时也是绕地球运行的最大环绕速度，所以两颗卫星线速度均小于7.9km/s，故A错误；
B．由题意并根据可知卫星A的线速度小于B的线速度，故B错误；
C．根据可知，若没有钢缆的作用，则卫星A的线速度应比卫星B的线速度大，由于钢缆的作用使得卫星A的线速度小于B的线速度，所以钢缆上一定有力的作用，故C错误；
D．赤道上方地磁场的方向为从南向北，当两颗卫星在赤道平面上方从东向西转动时，根据右手定则可知A卫星电势高，故D正确。
故选D。
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．B
【详解】
胶木盘A由静止开始绕其轴线按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．在t1时刻，Q的电流增大，P的磁通量增大，根据楞次定律和左手定则，两个线圈相互排斥，P有收缩的趋势，A错误；
BD．在t2和t4时刻，电流不变，P中不产生感应电流，两个线圈之间没有相互作用力，P没有变化，BD错误；
C．在t3时刻，Q的电流等于零，两个线圈没有相互作用力FN=G。该时刻，电流的变化率不等于零，P中磁通量变化有感应电流，C正确；
故选C。
8．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。
9．A
【详解】
根据右手定则，即让磁感线穿过手掌心，大拇指所指的方向为运动方向，则四指所指方向为感应电流的方向。
A．根据右手定则，可知感应电流方向垂直纸面向外，A正确；
B．根据右手定则，可知感应电流方向在纸面内沿导线向下，B错误；
C．由于运动方向与磁场方向平行，故感应电流为0，C错误；
D．根据右手定则，可知感应电流方向垂直纸面向里，D错误；
故选A。
10．A
【详解】
根据右手定则可知，无论飞机从西往东飞、从东往西飞、从南往北飞、从北往南飞，都比高，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
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。
12．B
【详解】
A．根据楞次定律，A中电流不变，产生的穿过的线圈B磁通量不变，线圈B中不会产生感应电流，线圈B不受安培力，线圈B的加速度为零，A错误；
B．根据楞次定律，A中电流增大，产生的穿过的线圈B磁通量增大，线圈B中产生与A中方向相反的感应电流，线圈B受安培力向右，线圈B的加速度向右，B正确；
C．根据楞次定律，A中电流减小，产生的穿过的线圈B磁通量减小，线圈B中产生与A中方向相同的感应电流，线圈B受安培力向左，线圈B的加速度向左，C错误；
D．根据楞次定律，A中电流先增大后减小，产生的穿过的线圈B磁通量先增大后减小，线圈B中产生与A中方向先相反后相同的感应电流，线圈B受安培力先向右后向左，线圈B的加速度先向右后向左，D错误。
故选B。
13． 无 低于
【详解】
条形磁铁移近螺线管时，由于螺线管不闭合，不产生感应电流，所以螺线管和条形磁铁之间无相互电磁作用力；
条形磁铁移近螺线管时，螺线管磁通量增加，根据楞次定律可知螺线管中感应电动势方向从A指向B，A端相当于电源的负极，B端相当于电源的正极，则A点电势低于B点电势．
解决本题要明确产生感应电流的必要条件是电路必须闭合，没有感应电流，线圈不受安培力．根据楞次定律判断感应电动势的方向，即可判断电势的高低．
14． B D到C
【详解】
[1]当电键断开或闭合的瞬间，A线圈中电流变化，引起A线圈周围磁场强弱变化，通过B线圈中的磁通量变化，因此在B线圈中产生电磁感应现象。
[2]当电键闭合瞬间，A线圈中电流增强，磁场增强，磁感应强度增大；由安培定则可知电磁铁中磁感应强度的方向是顺时针方向；因此通过B线圈的磁场方向是顺时针方向，且增强，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向是逆时针，感应电流方向从D到C。
15． 顺时针 右
【详解】
[1]原磁场方向向右，向右运动时，穿过圆环的磁通量要变大，根据楞次定律，圆环中感应电流产生向左的感应磁场，即产生了顺时针方向的感应电流（从右往左看）．
[2]据来拒去留，环受到向右的安培力，将向右运动．
16． 垂直纸面向外 顺；
【详解】
[1]当只在B线圈中通以逆时针方向的电流，根据安培定则可知，B线圈内部磁场方向垂直纸面向外，则穿过A线圈的磁通量方向为垂直纸面向外。
[2]只在A线圈中通以顺时针方向不断减小的电流，根据安培定则可知，B线圈的磁通量方向垂直纸面向里，并磁通量减小；由楞次定律可知B线圈会产生顺时针方向的感应电流。
17．从e到d.
【详解】
[1]．当导线棒MN在外力作用下沿导轨向左运动时，根据右手定则可知，流过R的电流方向从e到d。
18．甲为自下而上 乙为自上而下
【详解】
本题甲和乙，尽管都是判断匀强磁场的磁感应强度的方向，但方法是不同的。图甲中金属框是切割磁感线才有感应电流，应该用右手定则来判断，让伸直的四指同线圈中ab的电流方向（即四指垂直纸面向外），大拇指指向线圈运动方向，即向右。则手心向下，磁感线自下而上穿过，得出下为N极，上为S极。
图乙中线圈是先通过受到安培力后才向右运动，所以应该用左手定则来判断。让伸直的四指同线圈中ab的电流方向（即四指垂直纸面向外），大拇指同线圈受力面运动的方向，即向右。则左手手心向上。磁感线自上而下穿过，得出上为N极，下为S极。
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．c→d
【详解】
根据右手定则，切割磁感线的ab边中感应电流方向是a→b，则流到cd边，电流方向为c→d。
21．垂直纸面向里
【详解】
由右手定则可知，当闭合电路中一部分导线在匀强磁场中向上运动时，导线中的感应电流方向为垂直纸面向里。如图
22．见解析
【详解】
分析与解答首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈N和电流表组成的闭合导体回路。
线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的（如下图），这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。
开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。
感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减小，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。
根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿下图所示的方向。
答案第1页，共2页
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