2024人教版高中物理选择性必修第二册同步练习题--2.1-楞次定律（有解析）

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2024人教版高中物理选择性必修第二册同步
第二章　电磁感应
1　楞次定律
基础过关练
题组一　楞次定律
1.【多选题】(2023黑龙江哈尔滨三中期末)下列关于楞次定律的说法,正确的是 (　　)
A.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相同
B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反
C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.利用感应电流的磁场方向和右手螺旋定则,可以确定感应电流的方向
2.(2023广东深圳阶段测试)如图所示,长直导线MN中通有竖直向上的恒定电流I,其附近有一个矩形线框ABCD,线框与导线始终在同一个平面内。则下列说法中正确的是 (　　)
A.将矩形线框向上平移,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
B.将矩形线框向下平移,线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
C.将矩形线框向左平移,线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
D.将矩形线框向右平移,线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
3.【经典题】(2023黑龙江大庆实验中学期末)如图,长直导线MN置于三角形金属线框abc上且彼此绝缘,线框被导线分成面积相等的两部分。导线中通入由M到N的电流,当电流逐渐增大时,线框中 (　　)
A.磁通量始终为零
B.没有产生感应电流
C.感应电流方向为abca
D.感应电流方向为acba
4.(2022安徽滁州定远三中月考)如图所示,在一条形磁铁旁有一竖直放置的金属线圈,线圈从位置1竖直下落至位置2的过程中,从左向右看,线圈中的感应电流的方向为 (　　)
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针后逆时针
D.先逆时针后顺时针
5.【经典题】(2023天津第二十五中学阶段测试)如图所示,把金属圆环放在四周有边界的垂直于纸面向里的匀强磁场中,下面叙述中正确的是 (　　)
A.把金属环向左匀速拉出和向右加速拉出所产生的感应电流方向相反
B.若磁感应强度均匀增大,该过程中金属环中没有感应电流
C.若磁感应强度均匀增大,该过程中金属环的面积有增大的趋势
D.在纸面内不管沿什么方向将金属环拉出磁场的过程中,感应电流的方向都是顺时针
6.(2023福建南平阶段测试)如图所示,当磁铁运动时,流过电阻的电流方向是由A经R到B,则磁铁可能是 (　　)
A.向下运动　　　　　　B.向上运动
C.静止不动　　　　　　D.以上都不可能
7.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面内。在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向　 (　　)
A.始终为A→C→B→A
B.先为A→C→B→A,再为A→B→C→A
C.始终为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A
题组二　右手定则
8.【多选题】如图所示,矩形线框abcd通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨ME、FN上,整个装置放在与之垂直的匀强磁场中,当线框向右运动时 (　　)
A.R中无电流通过
B.R中有电流通过,方向为E→F
C.R中有电流通过,方向为F→E
D.线框边ab与cd中的电流方向相同
9.(2022四川成都棠湖中学期中)如图,M和N是两条在同一水平面内又互相平行的光滑金属导轨,ef和cd为两根导体棒,整个装置放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,最初两棒均静止。如果ef在外力作用下沿导轨运动,回路中产生了感应电流,已知cd棒所受的磁场力方向向右,那么感应电流的方向以及ef棒的运动方向分别是 (　　)
A.d到c,向右　　　　　　B.c到d,向右
C.c到d,向左　　　　　　D.d到c,向左
10.【经典题】(2022江苏盐城五校联考)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路所围区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是 (　　)
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向
B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向
C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向
D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向
题组三　楞次定律的实验探究
11.(2023北京平谷中学期末)如图甲所示,将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关进行连接。该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从右接线柱流入电流表时,指针向右偏转。其中A线圈绕法如图乙所示,B线圈绕法如图丙所示。开关闭合,线圈A放在线圈B中。下列判断正确的是 (　　)
　
A.断开开关的瞬间,电流表指针将向右偏转
B.将线圈A从线圈B中拔出时,电流表指针将向左偏转
C.当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时,电流表指针将向左偏转
D.当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时,电流表指针不发生偏转
能力提升练
题组一　利用楞次定律判断感应电流的方向
1.(2022江苏徐州期中)江苏省某中学的一教室墙上有一扇朝南的平开玻璃窗,窗扇由有机玻璃加闭合矩形金属边框构成,如图所示,窗扇一侧由铰链固定在绝缘窗框(图中未画出)上,另一侧装有开窗手柄,某同学站在室内面向窗户水平推动手柄,让窗扇匀速转动,将窗扇向外(南)推开(开角小于90°)的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量不断变大
B.穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量始终为零
C.从推窗者的角度看,窗扇金属边框中的感应电流方向是逆时针方向
D.从推窗者的角度看,窗扇金属边框中的感应电流方向是顺时针方向
2.(2023山西太原师范学院附属中学阶段测试)如图所示,两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上,整个空间存在竖直向上的匀强磁场,两导体棒ab、cd垂直地放在导轨上并与导轨始终保持良好的接触,现导体棒ab、cd水平方向的速度分别为v1、v2,取水平向右为正方向。则下列说法正确的是 (　　)
A.如果v1=0、v2>0,则感应电流方向沿a→b→d→c→a
B.如果v1<0、v2>0,则回路中没有感应电流
C.如果v1=v2>0,则感应电流方向沿a→c→d→b→a
D.如果v2>v1>0,则感应电流方向沿a→c→d→b→a
3.【经典题】【多选题】(2023山西太原五中阶段测试)如图所示,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上,M与电源、开关、滑动变阻器相连,P为滑动变阻器的滑片,开关S处于闭合状态,N与电阻R相连,下列说法正确的是 (　　)
A.当P向右移动时,通过R的电流方向为由b到a
B.当P向右移动时,通过R的电流方向为由a到b
C.断开S的瞬间,通过R的电流方向为由b到a
D.断开S的瞬间,通过R的电流方向为由a到b
4.【经典题】如图,通电直导线和闭合金属框共面,第一次将框以cd为轴由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置,第二次由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置,两次磁通量变化量大小分别为ΔΦ1、ΔΦ2。则如下说法正确的是 (　　)
A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
B.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有adcba方向的电流
C.ΔΦ1=ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次框中均有abcda方向的电流
题组二　右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用
5.(2022河南信阳期末)长直导线固定在绝缘水平面上,通有如图所示电流,矩形金属线框ABCD放在长直导线右侧水平面上,AB与长直导线平行,金属棒MN垂直放在金属线框上,并与AB平行,用力使金属棒在金属线框上向右平移,金属线框不动,则下列判断正确的是 (　　)
A.MN中有从M到N的感应电流
B.AB边受到向右的安培力
C.CD边受到向左的安培力
D.AD边和BC边不受安培力作用
6.【多选题】(2022山东日照期中)研究发现,导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流就越大。如图所示,金属环a与导线环b共面共心,导线环b与光滑导轨、导体棒构成闭合回路,则下列说法正确的是 (　　)
A.若a中加顺时针增大的电流,则导体棒cd向右运动
B.若a中加顺时针减小的电流,则导体棒cd向右运动
C.若导体棒cd在外力作用下向右匀速运动,则a中会产生顺时针方向的电流
D.若导体棒cd在外力作用下向右匀加速运动,则a中会产生顺时针方向的电流
7.【经典题】(2023陕西西安高新一中阶段测试)研究发现,导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流就越大。如图所示,水平放置的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当MN在外力的作用下运动时,PQ在磁场的作用下向右运动,则MN所做的运动可能是 (　　)
A.向右减速运动　　　　　　B.向右加速运动
C.向左减速运动　　　　　　D.向左匀速运动
题组三　从能量角度理解楞次定律
8.【经典题】(2023江苏南京第一中学期末)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,则下列说法中正确的是 (　　)
A.圆环最终停在轨道的最低点B
B.圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C
C.圆环运动过程中机械能守恒
D.圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向
9.【多选题】(2023陕西宝鸡期末)如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个条形磁铁,条形磁铁S极在上、N极在下。固定的闭合金属线圈水平放置,给磁铁一个初速度,磁铁上下振动时穿过金属线圈。不考虑空气阻力,则 (　　)
A.磁铁振动时线圈中会产生感应电流
B.磁铁的机械能守恒
C.磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
D.磁铁最后处于静止状态
答案与分层梯度式解析
第二章　电磁感应
1　楞次定律
基础过关练
1.CD 2.D 3.C 4.A 5.D 6.B
7.C 8.BD 9.B 10.D 11.B
1.CD　感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,当磁通量增大时,感应电流的磁场就跟引起感应电流的磁场方向相反;当磁通量减小时,感应电流的磁场就跟引起感应电流的磁场方向相同,A、B错误,C正确。利用感应电流的磁场方向和右手螺旋定则,可以确定感应电流的方向,D正确。
易混易错　(1)阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。
(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反;当引起感应电流的磁通量减小时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)。
(3)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。
2.D　根据安培定则,线框所在位置的磁场方向垂直纸面向里,且离导线越近的位置磁感应强度越大,如图所示。当线框向上或向下平移时,穿过线框的磁通量不发生变化,线框内不产生感应电流,A、B错误;当线框向左平移时,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律,线框内的感应电流的方向为A→D→C→B→A,即逆时针,C错误;当线框向右平移时,穿过线框的磁通量减小,根据楞次定律,线框内的感应电流的方向为A→B→C→D→A,即顺时针,D正确。故选D。
3.C　由安培定则,MN上方磁场垂直纸面向外,MN下方磁场垂直纸面向里,距离MN越远,磁场越弱。虽然三角形金属线框两部分面积相等,但总的磁通量不为0并且向里;当电流逐渐增大时,磁通量向里增大,由楞次定律,金属线框中感应电流的磁场方向垂直纸面向外,感应电流方向为逆时针。故选C。
4.A　线圈从位置1竖直下落至位置2的过程中,穿过线圈的磁通量先逐渐减小,后反向增大,由楞次定律可得,从左向右看,线圈中的感应电流的方向始终为顺时针,选项B、C、D错误,A正确。
5.D　不管沿什么方向将金属环拉出磁场,穿过金属环的磁通量都减小,根据楞次定律,金属环中感应电流的方向都是顺时针,A错误,D正确。磁感应强度均匀增大的过程中,穿过金属环的磁通量增大,有感应电流产生,根据楞次定律的推论,金属环的面积有减小的趋势,以阻碍磁通量的增大,B、C错误。故选D。
6.B　根据安培定则可知,线圈中感应电流的磁场方向向下,与上方条形磁铁在线圈处产生的磁场方向相同,根据楞次定律,穿过线圈的磁通量一定减小(增反减同),磁铁可能向上运动,B正确。
7.C　在线圈由图示位置绕轴OO'转动180°的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小后增大。向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向是A→B→C→A;转过的角度大于90°后,向里的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,线圈中感应电流的方向仍然是A→B→C→A。选项A、B、D错误,C正确。
8.BD　当线框向右运动时,线框及硬导线切割磁感线产生感应电流,由右手定则可判定感应电流的方向向上,即线框边ab与cd中的电流均是向上的,通过R的电流方向为从E到F,故B、D正确,A、C错误。
9.B
思路点拨　ef因外力而动,切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源;cd棒中通过感应电流,受到向右的安培力而运动,应用左手定则可判断感应电流的方向。
cd棒所受的磁场力方向向右,磁场垂直于纸面向里,根据左手定则可知,cd棒中感应电流的方向为由c到d。ef棒中感应电流方向为由f到e,根据右手定则,ef棒的运动方向向右。故B正确。
10.D　PQ突然向右运动,切割磁感线,根据右手定则,可知电流由Q流向P,PQRS中电流沿逆时针方向;PQRS中的电流在金属框T所在位置处产生的磁场方向向外,则T中的合磁感应强度向里减弱,根据楞次定律可知T中的感应电流产生的磁场应指向纸面内,则T中感应电流方向为顺时针,选项A、B、C错误,D正确。
导师点睛　解答本题,关键是考虑到PQ切割磁感线使导轨中产生感应电流,感应电流产生的磁场又去影响T中的磁通量,从而使T中产生感应电流。
11.B　由安培定则可知,A线圈中的磁场方向向上,断开开关的瞬间,B线圈中磁通量减小,由楞次定律,B线圈中感应电流的磁场方向向上,B线圈中的感应电流由c流向d,电流从左接线柱流入电流表,电流表指针将向左偏转,A错误;将线圈A从线圈B中拔出时,B线圈中磁通量减小,同理,电流表指针将向左偏转,B正确;当滑动变阻器的滑片向左加速滑动或向左匀速滑动时,电路的电阻值减小,电流增大,A线圈中磁场的磁感应强度增大,B线圈中的磁通量增大,由楞次定律,B线圈中感应电流的磁场方向向下,B线圈中感应电流由d流向c,电流从右接线柱流入电流表,电流表指针将向右偏转,C、D错误。故选B。
能力提升练
1.C 2.D 3.AD 4.A 5.B 6.BD
7.A 8.A 9.AD
1.C　地磁场由南向北,当窗扇向外推开时穿过窗扇的磁通量减小,根据楞次定律,从推窗者的角度看,窗框中产生的感应电流的方向为逆时针方向,选项C正确,A、B、D错误。
2.D　如果v1=0、v2>0,由右手定则,感应电流方向沿a→c→d→b→a,A错误;如果v1<0、v2>0,abdc所围面积增大,磁通量增大,回路中有感应电流,B错误;如果v1=v2>0,abdc所围面积不变,磁通量不变,回路中没有感应电流,C错误;如果v2>v1>0,abdc所围面积增大,磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,感应电流方向沿a→c→d→b→a,D正确。
3.AD　根据安培定则可知,线圈M左端是N极,右端是S极,铁芯中的磁场方向向左。当P向右移动时,电路中电阻变小,电流增大,铁芯中向左的磁场变强,向左穿过线圈N的磁通量变大,由楞次定律可知,线圈N中感应电流的磁场方向向右,由安培定则可知,通过R的电流方向是由b到a,A正确,B错误;断开S的瞬间,电流减小,铁芯中向左的磁场变弱,向左穿过线圈N的磁通量变小,由楞次定律可知,线圈N中感应电流的磁场方向向左,由安培定则可知,通过R的电流方向是由a到b,C错误,D正确。故选A、D。
4.A　设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,在位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,磁感线分别从金属框的两面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ1=Φ1+Φ2;第二次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,磁感线从金属框的同一面穿入,磁通量变化量大小ΔΦ2=Φ1-Φ2,故ΔΦ1>ΔΦ2。根据楞次定律结合安培定则可知,两次电流方向均为adcba,选项A正确,B、C、D错误。
5.B　根据安培定则可知长直导线右侧的磁感应强度方向垂直水平面向下,根据右手定则可知MN中有从N到M的感应电流,选项A错误;根据前面分析可知,AB中有从A到B的感应电流,DC中有从D到C的感应电流,根据左手定则可知AB边和CD边都受到向右的安培力,AD边和BC边中有电流且处于磁场中,与磁场方向不平行,则也会受到安培力的作用,选项B正确,C、D错误。
6.BD　若a中加顺时针增大的电流,a中电流产生的磁场方向向里且增强,根据楞次定律可知,b中感应电流产生的磁场方向向外,感应电流沿逆时针方向,导体棒cd中电流方向由d到c,根据左手定则,cd受到的安培力向左,向左运动,同理可知,若a中加顺时针减小的电流,则导体棒cd向右运动,A错误,B正确;若导体棒cd在外力作用下向右匀速运动,a中磁通量不变,不产生感应电流,C错误;若导体棒cd在外力作用下向右匀加速运动,b中感应电流沿逆时针方向且增大,b环内部产生的磁场向外且增大,根据楞次定律可知,a中感应电流产生的磁场向里,a中感应电流方向为顺时针,D正确。故选B、D。
7.A
思路点拨　按照图中①②③④的顺序分析。
PQ在磁场的作用下向右运动,则PQ所受的安培力方向向右,由左手定则,电流由P流向Q,L2中感应电流的磁场方向沿轴线向下,L1中产生的磁场应该是向上增强或向下减弱。若L1中产生的磁场向上增强,则电流由M流向N且增大,由右手定则可知,MN向左做加速运动,C、D错误;若L1中产生的磁场向下减弱,则电流由N流向M且减小,由右手定则可知,MN向右做减速运动,A正确,B错误。故选A。
8.A　在圆环运动的范围内,各处的磁感应强度不同,圆环从A点无初速度释放,穿过圆环的磁通量变化,有感应电流产生,圆环运动过程中机械能不断转化为电能,机械能会减小,圆环不能上升到右侧与A点等高处,圆环最终停在最低点B,A正确,B、C错误;圆环来回运动,下降时垂直于圆环平面向里的磁通量减小,感应电流方向是顺时针,上升时垂直于圆环向里的磁通量增大,感应电流方向是逆时针,D错误。故选A。
9.AD　由于线圈固定,当磁铁上下振动时,穿过线圈的磁通量会发生变化,线圈中产生感应电流,感应电流给磁铁力的作用,根据楞次定律的推论“来拒去留”,磁铁很快停下来,磁铁的机械能不守恒,B错误,A、D正确;磁铁上下振动过程中,磁铁和弹簧组成的系统受到线圈中感应电流的作用力,此作用力对系统做功,磁铁和弹簧组成的系统机械能不守恒,C错误。故选A、D。
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