2019-2020学年教科版选修3-2 1.4楞次定律 达标作业（解析版)

1.4楞次定律
达标作业（解析版)
1．水平桌面上放一闭合铝环，在铝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靠近铝环时，下列判断正确的是（　　）
A．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小 B．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大
C．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大 D．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小
2．如图所示，在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场中，放置一个金属圆环，圆环平面与磁场方向垂直，若要使圆环中产生如图中箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是
A．使匀强磁场均匀增强
B．使匀强磁场均匀减弱
C．使圆环向左或向右平动
D．使圆环向上或向下平动
3．如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若（ ）
A．金属环向上运动，则环中产生顺时针方向的感应电流
B．金属环向下运动，则环中产生顺时针方向的感应电流
C．金属环向左侧直导线靠近，则环中产生顺时针方向的感应电流
D．金属环向右侧直导线靠近，则环中产生顺时针方向的感应电流
4．如图所示，正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中，C、E、D、F为线框中的四个顶点，图甲中的线框绕E点转动，图乙中的线框向右平动，磁场足够大。下列判断正确的是(　　)
A．图甲线框中有感应电流产生，C点电势比D点低
B．图甲线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等
C．图乙线框中有感应电流产生，C点电势比D点低
D．图乙线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等
5．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是(　　)
A．ab向左运动，cd向右运动
B．ab向右运动，cd向左运动
C．ab、cd都向右运动
D．ab、cd保持静止
6．如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　)
A．ab向右运动，同时使θ减小
B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)
7．如图所示，竖直放置的长直导线AB通以图示方向的恒定电流，一矩形线框abcd与导线AB在同一平面内。在下列情况中，线框abcd中能产生顺时针感应电流的是 ( )
A．导线AB中的电流变小 B．线框abcd向右平动
C．线框abcd向左平动 D．线框abcd以导线AB为轴转动
8．AOC是光滑的直角金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根靠立在导轨上的金属直棒(开始时b离O点很近)，如图所示．它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中a端始终在AO上，b端始终在OC上，直到ab完全落在OC上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则ab棒在运动过程中(　　)
A．感应电流方向始终是b→a
B．感应电流方向先是b→a，后变为a→b
C．所受安培力方向垂直于ab向上
D．所受安培力方向先垂直于ab向下，后垂直于ab向上
9．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是( )
A．感应电流的方向始终是由P→Q
B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P
C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左
D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右
10．用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(r<A．此时在圆环中产生了(俯视)顺时针的感应电流
B．此时圆环受到竖直向下的安培力作用
C．此时圆环的加速度
D．如果径向磁场足够深，则圆环的最大速度
11．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图所示接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系.当闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央.然后按图所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路
（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将如何偏转？
（2）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？
（3）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将如何偏转？
（4）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将如何偏转？
12．如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40m，在磁感应强度是0.60T的匀强磁场中以5.0m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直。
求：（1）这时直导线ab产生的感应电动势的大小是多少？
（2）直导线ab中的感应电流的方向。
13．如图所示，当滑动变阻器R的滑片P向右移动时，流过电阻的电流方向是______________.
14．（1）如图所示，第一幅图中当电键S闭合瞬间流过表G的感应电流方向是___________________________；第二幅图中当S闭合瞬间，流过表G的感应电流方向是___________________________。
（2）如第三幅图所示长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为________。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，通过铝环的磁通量增加，根据楞次定律，铝环中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，阻碍磁铁的靠近，所以铝环对桌面的压力会增大，铝环还有收缩的趋势，以缩小面积来阻碍磁通量的增加。所以选项C正确，ABD错误
2．A
【解析】
【分析】
穿过线圈的磁通量变化则会产生感应电流，且感应电流的方向可以根据楞次定律来判断。
【详解】
AB、根据题目要是线圈中产生逆时针的电流根据楞次定律可知应该使原磁场增大，故A对；B错；
CD、圆环向左或向右平动以及向上或向下平动时，穿过线圈中的磁通量没有发生变化，故不会产生感应电流，故CD错误；
故选A
【点睛】
产生感应电流的必备条件：穿过闭合线圈的磁通量发生变化，可以根据这个来判断本题的选项。
3．C
【解析】
【详解】
AB．直导线之间的磁场时对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故AB错误；
C．金属环向左侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故C正确；
D．金属环向右侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故D错误；
故选C．
4．B
【解析】A、图（a）中的线框绕E点转动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流．在转动的过程中每条边都在做切割磁感线运动，则每条边都相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，知C点比F点高U，D点也比F点高U．所以C、D两点电势相等．故A错误，B正确．C、图（b）中的线框向右平动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流．在平动的过程中CE边、DF边在做切割磁感线运动，则两条边相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，F点比D点电势高，C点和F点相等，所以C点电势比D点电势高．故C、D错误．故选B．
【点睛】解决本题的关键掌握产生感应电流的条件：当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流．以及会用右手定则判断相当于电源部分的正负极．
5．A
【解析】
【详解】
由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动；
A. ab向左运动，cd向右运动，与结果一致，故A正确；
B. ab向右运动，cd向左运动，与结果不一致，故B错误；
C. ab、cd都向右运动，与结果不一致，故C错误；
D. ab、cd保持静止，与结果不一致，故D错误；
6．A
【解析】
【详解】
A．设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确；
B．B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误；
C．S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；
D．S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误.
7．AB
【解析】
【详解】
A.导线AB中电流向上，在右边线圈区域磁场垂直于纸面向里，导线AB中电流强度变小，导线将产生的向里的磁场减弱，使得穿过线框的向里的磁通量减小，从而产生感应电流的磁通量向里，故磁场方向向里，所以线框abcd中能产生顺时针感应电流，故A正确；
B.当线框右平动，由于通电导线的远近导致磁场的减弱，使得穿过线框的向里的磁通量减小，从而产生感应电流的磁通量向里，故磁场方向向里，所以线框abcd中能产生顺时针感应电流，故B正确；
C.当线框左平动，由于通电导线的远近导致磁场的增加，使得穿过线框的向里的磁通量增加，从而产生感应电流的磁通量向外，故磁场方向向外，所以线框abcd中能产生逆时针感应电流，故C错误；
D.当线框以以直导线AB为轴旋转过程中，穿过线框的磁通量没有变化，所以不产生感应电流，故D错误；
8．BD
【解析】
【详解】
初始，ab与直角行金属导轨围成的三角形面积趋于0，末状态ab与直角行金属导轨围成的三角形面积也是趋于0，所以整个运动过程中，闭合回路的面积是先增大后减小．根据楞次定律的增反减同，判断电流方向先是逆时针后是顺时针，选项A错B对．根据左手定则判断安培力可得安培力先是垂直于ab向下，后垂直于ab向上，选项C错D对．
9．BD
【解析】
在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对．
10．AD
【解析】
【详解】
A．由题意可知，根据右手定则，右图中，环左端面电流方向垂直纸面向里，右端面电流方向向外，则有(俯视)顺时针的感应电流，故A项符合题意；
B．根据楞次定律可知，环受到的安培力向上，阻碍环的运动，故B项不符合题意；
C．圆环落入磁感应强度B的径向磁场中，产生的感应电动势
圆环的电阻
电流
圆环所受的安培力大小
由牛顿第二定律得
其中质量
联立解得
故C项不符合题意；
D．当圆环做匀速运动时，安培力与重力相等，速度最大，即有
可得
解得
故D项符合题意。
11．（1）向右偏转 （2）不偏转 （3）向右偏转 （4）向左偏转
【解析】
【详解】
在图（a）中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转．在图（b）中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A中的电流产生的磁场竖直向上；
(1)将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；
(2)保持开关S闭合，线圈A放在B中不动时，穿过B的磁通量恒定不变，没有感应电流产生，电流表不偏转；
(3)保持开关S闭合，线圈A放在B中不动将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，A中的电流增大，所以A中的磁场增强，所以穿过B的磁通量增大，楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；
(4)线圈A放在B中不动，突然断开S，A中电流产生的磁场突然消失，故穿过B的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，电流表指针向左偏转。
12．(1）1.2V （2）b→a
【解析】
【详解】
（1）直导线ab产生的感应电动势的大小是
E=BLv=0.6×0.4×5V=1.2V
（2）直导线ab中的感应电流根据右手定则判断，其方向为b→a．
13．从a到b
【解析】
【详解】
[1]由右手螺旋定则可得，左边螺线管中产生的磁场的方向N极向右；当变阻器R的滑动片P向右移动使流过线圈的电流减小时，左边螺线管产生的磁场减小，穿过右边螺线管的磁通量减小，根据楞次定律，在右边线圈中产生的感应电流的方向：a→b。
14．b→a a→b BIL
【解析】
【详解】
(1)[1]图中当电键S闭合瞬间，根据安培定则可知右边的线圈产生向上增大的磁场，该磁场向下穿过左边的线圈，并且在增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍该磁场的增大，即感应电流的磁场向上，再根据安培定则可知，流过表G的感应电流方向是b→a；
[2] 图中当电键S闭合瞬间，根据安培定则可知左边的线圈产生向右增大的磁场，该磁场向右穿过右边的线圈，并且在增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍该磁场的增大，即感应电流的磁场左，再根据安培定则可知，流过表G的感应电流方向是a→b．
(2)[3] 导线在磁场内有效长度为
2Lsin30°=L
故该V形通电导线受到安培力大小为
F= BI?2Lsin30°=BIL