二十一世纪教育 《名师求索》工作室出品
同步课时精练（八）2.1.楞次定律（解析版）
一、单题
1．如图，金属圆形线圈a套在条形磁铁上，条形磁铁与线圈a所在的平面垂直且穿过线圈圆心，若将线圈a对称地扩展为线圈b的形状，则穿过线圈的磁通量变化情况是（ ）
A．增大 B．不变
C．减小 D．不能确定
详解:C
详解:条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，磁体内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线，并与内部磁感线构成闭合曲线。对于线圈的两个位置，磁铁内部的磁感线全部穿过，但线圈面积越大，抵消越多，穿过线圈的磁通量反而越小。
故选C。
2．物理学发展史中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。有关物理学史正确的是（ ）
A．英国物理学家法拉第发现了电流的磁效应
B．丹麦物理学家奥斯特通过平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样会发生相互作用
C．法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，得出法拉第电磁感应定律
D．1834年，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，通过归纳推理得出了楞次定律
详解:D
详解:A．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；
B．法国物理学家安培通过平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样会发生相互作用，B错误；
C．纽曼和韦伯总结出的法拉第电磁感应定律，C错误；
D．1834年，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，通过归纳推理得出了楞次定律，D正确。
故选D。
3．医生给心脏疾病患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”血泵的体外装置来代替心脏工作，推动血液循环。如图所示为该装置的示意图，线圈固定在用软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向活塞筒外开启，阀门只能向活塞筒内开启。对于上述结构在物理方面的工作原理，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中的电流从端流向端时，活塞向左运动
B．线圈中通有的恒定电流越大，人工心脏泵的动力越足
C．若给线圈通入低频交流电，人工心脏泵也可能正常工作
D．若不给线圈通电，直接将线圈的A、两端用导线连接，将该装置置于磁感应强度随时间均匀增大的方向水平的磁场中，人工心脏泵也可以正常工作
详解:C
详解:A.线圈中的电流从B端流向A端时，螺旋管左边相当于D极，与磁铁N极产生相互排斥的力，活塞向右运动，故A错误；
B.线圈中通有的恒定电流越大，不会发生电磁感应现象，人工心脏泵没有动力，故B错误；
C.若给线圈通入低频交流电，线圈产生的磁场方向将交替变化，人工心脏泵能正常工作，故C正确；
D.若不给线圈通电，直接将线圈的A、B两端用导线连接，将该装置置于磁感应强度随时间均匀增大的方向水平的磁场中，线圈中磁通量发生改变，发生电磁感应现象，但是产生的磁场方向不变，所以人工心脏泵不能正常工作，故D错误。
故选C。
4．在物理学发展中，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．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系
B．法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流
D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反
详解:A
详解:A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；
B．根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场的相似性，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分子电流假说，故B错误；
C．法拉第探究磁产生电的问题，发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流，而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流，故C错误；
D．楞次定律指出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错误。
5．如图所示，A、B为两个闭合金属环挂在光滑的绝缘杆上，其中A环固定．现给A环中分别通以如下图所示的四种电流，其中能使B环在0~t1时间内始终具有向右加速度的是（ ）
A． B． C． D．
详解:C
详解:A．A环中若通恒定电流，则B环中不会形成感应电流，B环不会受到安培力的作用，没有加速度，A错误；
B．A环中若通均匀减小的电流，则B环形成与A环同向的感应电流，B环会受到向左得安培力，具有向左的加速度，B错误；
C．A环中若通均匀增大的电流，则B环形成与A环反向的感应电流，B环会受到向右的安培力，具有向右的加速度，C正确；
D．A环中若通D种电流，则B环所受安培力时而向左时而向右，D错误。
故选C。
6．如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列表述正确的是（ ）
A．线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变大
C．线圈a有收缩的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F将变小
详解:D
详解:试题分析：解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用．在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化．如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等．
当滑动变阻器的滑片P向上滑动，通过线圈a的电流减小，闭合导体环b内的磁通量减小，根据楞次定律可知：线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流因此线圈，做出的反应是面积有扩展的趋势，同时将靠近磁铁，故减小了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力减小，选项A BC错误，D正确，
故选D．
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律．
点评：本题从力、运动的角度考查楞次定律，思维含量高，考查角度新颖．
7．如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中（ ）
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反
D．安培力方向始终沿竖直方向
详解:A
详解:AB．铜制圆环在由a开始运动时，中线左侧时，内磁通量先向里并增大，铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；从圆环右侧开始越过中线到有一半越过中线过程中，因向里的磁通量较大，故磁通量向里减小，而一半越过中线时，磁通量达最小，然后再向右运动过程中，向外的磁通量增大，故总磁通量向外增大；所以由楞次定律可知，越过中心的全过程中，铜制圆环感应电流的磁场向里，感应电流为顺时针；当圆环全部越过最低点以后，铜制圆环内磁通量向外并减小，所以铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针，故A正确，B错误；
CD．再看安培力方向，由于磁感应强度在竖直方向均匀分布，把铜环分成若干份，则可知，对称的一小段在竖直方向的安培力是大小相等，方向相反的，故合力方向始终沿水平方向，故和速度方向会有一定夹角，故CD错误。
故选A。
8．如图所示，在O点用细绳悬挂一个金属圆环，将条形磁铁（N极在前）沿轴线方向从左侧靠近圆环，下列说法中正确的是（ ）
A．自左向右看圆环中感应电流的方向是顺时针方向
B．圆环将向左运动
C．圆环有收缩的趋势
D．若圆环不闭合（有缺口）也会产生感应电流
详解:C
详解:A．条形磁铁（N极在前）沿轴线方向从左侧靠近圆环，穿过圆环的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向左，所以根据右手螺旋定则可知圆环中电流的方向自左向右看为逆时针方向，故A错误；
B．根据“来拒去留”可知，圆环将向右运动，故B错误；
C．根据“增缩减扩”可知，圆环将有收缩的趋势，故C正确；
D．若圆环不闭合（有缺口）不会产生感应电流，故D错误。
故选C。
二、多选题
9．如图所示，在国庆70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平，以100m/s的速度自西向东飞行。该机的翼展（两翼尖之间的距离）为40m，北京地区地磁场的竖直分量方向向下，大小为，则（ ）
A．两翼尖之间的电势差为1.8V
B．两翼尖之间的电势差为0.18V
C．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
详解:BC
详解:AB．由
可得，两翼尖间的电势差为
A错误，B正确；
CD．由右手定则可知，电路中感应电动势方向自右向左，因飞机此时作为电源处理，故电势应为左方向高，C正确，D错误。
故选BC。
10．如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是（ ）
A．两金属环将相互靠拢 B．两金属环将相互排斥
C．磁铁的加速度会大于g D．磁铁的加速度会小于g
详解:BD
详解:AB．当条形磁铁自由下落时，穿过两个圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量减小的方向运动，则知a、b两线圈相互排斥，故A错误、B正确。
CD．当条形磁铁自由下落时，穿过两个圆环的磁通量增加，根据楞次定律另一种表述：感应电流的磁场总要导体和磁场间的相对运动，可知导体对磁体的运动产生斥力作用，所以磁铁下降的加速度会小于g，故C错误、D正确。
故选BD。
【点睛】解决本题的关键理解楞次定律的两种表述，真正理解“阻碍”的作用，并能用来分析实际问题，注意环通过运动来实现阻碍变化，同时理解影响加速度大小变化的原因。
11．如图所示，是验证楞次定律实验记录的示意图，符合实验事实的是（ ）
A． B．
C． D．
详解:CD
详解:A．当条形磁铁N极沿固定线圈的中轴线靠近固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且增加，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场方向向上，线圈中的电流为沿线圈盘旋而上，A错误；
B．当条形磁铁S极沿固定线圈的中轴线远离固定线圈时，穿过线圈的磁通量向上，且减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场方向向上，线圈中的电流为沿线圈盘旋而下，B错误；
C．当条形磁铁N沿固定线圈的中轴线靠近固定线圈时，穿过线圈的磁通量向上，且增大，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场方向向下，线圈中的电流的方向为沿线圈盘旋而上，C正确；
D．当条形磁铁S极沿固定线圈的中轴线远离固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且减少，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场方向向下，线圈中的电流的方向沿线圈盘旋而下，D正确。
故选CD。
12．如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入E、F极板间，突然发现电子向E板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的时刻可能是（ ）
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动时
D．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动时
详解:AD
详解:电子向E板偏转，说明电子受到向左的电场力，两金属板间的电场由E指向F，E板电势高，F板电势低，这说明：与两金属板相连的线圈产生的感应电动势：左端电势高，与F板相连的右端电势低，如图所示
A．开关S闭合瞬间，由安培定则可知，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左，产生左正右负的电动势，电子向E板偏转，故A正确；
B．开关S由闭合后断开瞬瞬间，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知在右侧线圈中产生左负右正的电动势，电子向F板偏转，故B错误；
C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动，变阻器接入电路的电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知在上线圈中产生左负右正的电动势，电子向F偏转，故C错误；
D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律知在上线圈中感应出左正右负的电动势，电子向E偏转，故D正确。
故选AD。
三、解答题
13．如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转
详解:在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转；当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置。
详解:干电池通电的瞬间，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N极向纸内偏转，S极向纸外偏转。线圈A中电流稳定后，B线圈中的感应电流消失，小磁针又回到原来的位置。
14．如图所示边长为l的正方形金属线框，以一定的速度进入磁感应强度为B的有界匀强磁场（磁场宽度略大于线框边长），线框平面始终与磁场方向垂直。从线框进入磁场区域直到完全离开的过程中，线框中产生的感应电流方向是怎样的（方向采用“顺时针”或“逆时针”）
详解:先逆时针方向，然后不产生感应电流，最后沿顺时针方向。
详解:线圈进入磁场时，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为逆时针方向；当线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流；线圈出离磁场时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为顺时针方向；
15．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。
详解:（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。
试卷第1页，共3页
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同步课时精练（八）2.1.楞次定律（学生版）
一、单题
1．如图，金属圆形线圈a套在条形磁铁上，条形磁铁与线圈a所在的平面垂直且穿过线圈圆心，若将线圈a对称地扩展为线圈b的形状，则穿过线圈的磁通量变化情况是（ ）
A．增大 B．不变
C．减小 D．不能确定
2．物理学发展史中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。有关物理学史正确的是（ ）
A．英国物理学家法拉第发现了电流的磁效应
B．丹麦物理学家奥斯特通过平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样会发生相互作用
C．法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，得出法拉第电磁感应定律
D．1834年，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，通过归纳推理得出了楞次定律
3．医生给心脏疾病患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”血泵的体外装置来代替心脏工作，推动血液循环。如图所示为该装置的示意图，线圈固定在用软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向活塞筒外开启，阀门只能向活塞筒内开启。对于上述结构在物理方面的工作原理，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中的电流从端流向端时，活塞向左运动
B．线圈中通有的恒定电流越大，人工心脏泵的动力越足
C．若给线圈通入低频交流电，人工心脏泵也可能正常工作
D．若不给线圈通电，直接将线圈的A、两端用导线连接，将该装置置于磁感应强度随时间均匀增大的方向水平的磁场中，人工心脏泵也可以正常工作
4．在物理学发展中，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．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系
B．法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流
D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反
5．如图所示，A、B为两个闭合金属环挂在光滑的绝缘杆上，其中A环固定．现给A环中分别通以如下图所示的四种电流，其中能使B环在0~t1时间内始终具有向右加速度的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列表述正确的是（ ）
A．线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变大
C．线圈a有收缩的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F将变小
7．如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中（ ）
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反
D．安培力方向始终沿竖直方向
8．如图所示，在O点用细绳悬挂一个金属圆环，将条形磁铁（N极在前）沿轴线方向从左侧靠近圆环，下列说法中正确的是（ ）
A．自左向右看圆环中感应电流的方向是顺时针方向
B．圆环将向左运动
C．圆环有收缩的趋势
D．若圆环不闭合（有缺口）也会产生感应电流
二、多选题
9．如图所示，在国庆70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平，以100m/s的速度自西向东飞行。该机的翼展（两翼尖之间的距离）为40m，北京地区地磁场的竖直分量方向向下，大小为，则（ ）
A．两翼尖之间的电势差为1.8V
B．两翼尖之间的电势差为0.18V
C．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
10．如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是（ ）
A．两金属环将相互靠拢 B．两金属环将相互排斥
C．磁铁的加速度会大于g D．磁铁的加速度会小于g
11．如图所示，是验证楞次定律实验记录的示意图，符合实验事实的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入E、F极板间，突然发现电子向E板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的时刻可能是（ ）
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动时
D．开关S是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动时
三、解答题
13．如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转
14．如图所示边长为l的正方形金属线框，以一定的速度进入磁感应强度为B的有界匀强磁场（磁场宽度略大于线框边长），线框平面始终与磁场方向垂直。从线框进入磁场区域直到完全离开的过程中，线框中产生的感应电流方向是怎样的（方向采用“顺时针”或“逆时针”）
15．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。
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