人教版物理选修3-2 4.3楞次定律同步训练（含解析）

人教版物理选修3-2
4.3楞次定律同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．关于楞次定律的理解，下列说法错误的是（　　）
A．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B．感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化
C．感应电流的磁场延缓了引起感应电流的磁通量的变化
D．感应电流的磁场与原来磁场的方向，可能相反也可能相同
2．如图，a和b都是铝环，环a是闭合的，环b是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动。下列判断正确的是（　　）
A．用磁铁的N极靠近a环时，a环会转动靠近磁铁
B．用磁铁的N极靠近b环时，b环会转动靠近磁铁
C．用磁铁的N极靠近a环，a环会有逆时针方向的感应电流产生
D．用磁铁的N极靠近b环，b环会有顺时针方向的感应电流产生
3．如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd．当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是（　　）
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．相背运动，相互远离
D．相向运动，相互靠近
4．如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)
A．向右摆动
B．向左摆动
C．静止
D．无法判定
5．如图所示,当导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是(
).
A．由A→B
B．由B→A
C．无感应电流
D．无法确定
6．如图所示，将电阻R、电容器C和一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，S极朝下。现使磁铁开始自由下落，在S极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈与条形磁铁之间产生了相互吸引的作用力
B．电阻R中没有感应电流流过
C．电阻R中的感应电流方向为从a到b
D．电容器C的下极板将带正电
7．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生逆时针方向感应电流的是（　　）
A．同时增大B2
减小B1
B．同时增大B1减小B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
8．如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合电路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁的S极朝下，在将磁铁的S极插入线圈的过程中(　　)
A．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥
B．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引
C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥
D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引
9．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位于回路围成的区域内，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
10．某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈并远离而去，该过程中（　　）
A．通过电流表的感应电流方向一直是b→G→a
B．通过电流表的感应电流方向是先b→G→a，后a→G→b
C．条形磁铁的加速度一直等于重力加速度
D．条形磁铁的加速度开始小于重力加速度，后大于重力加速度
二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）
11．现在人们可以利用无线充电板为手机充电,如图所示为充电原理道图,充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电.若在某段时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度均匀增加.下列说法正确的是
A．c点电势高于d点电势
B．c点电势低于d点电势
C．感应电流方向由c→受电线圈→d
D．感应电流方向由d→受电线圈→c
12．如图1所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图2所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是（　　）
A．若在M环通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势
B．若在M环通有电流，则N环中的感应电流沿顺时针方向，N环有扩张的趋势
C．若在N环通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有收缩的趋势
D．若在N环通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有扩张的趋势
13．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱相连，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在图示电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。下列情况中，可观测到N向右运动的是（　　）
A．在S闭合的情况下，S断开的瞬间
B．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
C．在S已向b闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时
D．在S已向b闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时
14．放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环（未画出），圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是（
）
A．时刻，圆环有扩张的趋势
B．时刻，圆环有收缩的趋势
C．和时刻，圆环内的感应电流大小相等
D．时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流
三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）
15．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l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abcd，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ab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象；
(2)判断线框中有无感应电流．
参考答案
1．B
【解析】
A．由楞次定律可知，感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，故A正确；
B．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻止，故B错误；
C．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍即感应电流的磁场延缓了引起感应电流的磁通量的变化，故C正确；
D．感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，方向可能与原磁场方向相同，可能相反，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2．C
【解析】
A．a环闭合，磁铁插向a环时，由来去拒留可知，a环会远离磁铁，故A错误；
B．b环不闭合，磁铁插向b环时，环内不产生感应电流，因此环不受到磁场的作用，横杆不转动，故B错误；
CD．用N极接近环a时，向里的磁通量最大，所以a环中感应电流的磁场的方向向外，环a能产生逆时针的感应电流，由于不闭合，磁铁插向b环时，环内不产生感应电流，故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【解析】
根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近．故D正确，ABC错误．
4．A
【解析】
当磁铁向铜环运动时,铜环的磁通量增大,则由楞次定律可知,铜环为了阻碍磁通量的变化而会向后摆,即向右摆,故A正确.
5．A
【解析】
试题分析：当导线棒MN沿导轨向右运动时，MN切割磁感线运动，根据右手定则，感应电流方向从N到M，所以，流过R的电流方向是由A→B，A正确．
考点：
右手定则
6．D
【解析】
BCD．当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，线圈下端相当于电源正极，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电，下极板带正电，故D正确，BC错误；
A．磁铁下落过程中，根据楞次定律：“来拒去留”，线圈与条形磁铁之间产生了相互排斥力，故A错误。
故选D。
7．B
【解析】
AB．产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向外。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向外磁通量减少或者向里的磁通量增多，A错误，B正确。
CD．同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率较小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相、方向相反，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D
错误。
故选B。
8．A
【解析】
当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a；根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥，故选项A正确，BCD错误．
故选A
9．D
【解析】
因为PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过T中的磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应电流，D正确，ABC错误．
10．B
【解析】
A、B项：当磁铁自上向下穿入线圈时，原磁场向下，磁通量增加，感应电流的磁场方向向上，感应电流是从b→G→a；当磁铁向下离开线圈时，原磁场向下，磁通量减少，感应电流的磁场方向向下，感应电流是从a→G→b，故A错误，B正确；
C、D项：当磁铁自上向下穿入线圈时，磁通量增加，根据“来拒去留”可知，条形磁铁的加速度小于重力加速度，当磁铁向下离开线圈时，磁通量减少，根据“来拒去留”可知，条形磁铁的加速度小于重力加速度，故C、D均错误．
11．BC
【解析】
根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c经受电线圈到d，所以c点的电势低于d点的电势，故AD错误，BC正确；故选BC.
12．AD
【解析】
AB．若在M环通有电流，则穿过N环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，故N环中的感应电流沿逆时针方向，N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，选项A正确，B错误；
CD．若在N环通有电流，则穿过M环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，M环中感应电流沿逆时针方向，M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，选项C错误、D正确。
故选AD。
13．BD
【解析】
A．由楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知要使N向右运动，通过N的磁通量应增大；则由闭合到断开过程中线圈内的电流减小，则磁场减小，所以磁通量减小，但线圈M中无电流，则M、N间无相互作用力即N不会运动，故A错误；
B．由楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知要使N向右运动，通过N的磁通量应增大，而在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间线圈内的电流增大，则磁场增大，所以磁通量增大，所以环将向右运动，故B正确；
C．在S已向b闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中电流减小，磁通量减小，故会使N左移，故C错误；
D．在S已向b闭合的情况下，将R的滑动头向d移动时，滑动变阻器接入电阻减小时，则电路中电流增大，磁场增大，磁通量增大，故会使N右移，故D正确。
故选BD。
14．BC
【解析】
A
B．时刻，螺线管中电流增大，产生的磁场变强，圆环中的磁通量增多，圆环要阻碍磁通量的增多，有收缩的趋势．故选项A错误，选项B正确．
C．和时刻，螺线管内电流的变化率相等，所以圆环内的感应电流大小相等．故C选项正确．
D．时刻，螺线管中俯视顺时针方向的电流减弱，圆环中的向下磁通量减少，圆环要阻碍磁通量的减少，产生向下的磁通量，所以圆环内有俯视顺时针方向的感应电流．故D选项错误．
15．(1)
(2)
线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中产生感应电流．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，线框中产生感应电流．
【解析】
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，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，线框中产生感应电流．