2012【优化方案】精品练：物理教科版选修3-2第1章第4节知能优化训练

1．关于楞次定律，可以理解为(　　)
A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场
B．感应电流的磁场总要阻碍导体相对于原磁场运动
C．若原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场反向；若原磁通量减少，感应电流的磁场跟原磁场同向
D．感应电流的磁场总是与原磁场反向
解析：选BC.感应电流的磁场不是总是阻碍原磁场，而是阻碍原磁场磁通量的变化，感应电流产生的磁场方向可能与原磁场方向相同，也有可能与原磁场方向相反．根据楞次定律，这种“阻碍”可表现为阻碍导体相对于原磁场的运动．
2．(2011年陕西榆林高二检测)某同学用如图1－4－11所示的实验装置进行探究感应电流方向的活动．他将条形磁铁的N极快速插入线圈中，发现灵敏电流表的指针向右偏转．关于其他的操作情况判断，下列说法中正确的是(　　)
图1－4－11
A．将S极插入，电流表的指针向左偏转
B．将N极拔出，电流表的指针向右偏转
C．将S极拔出，电流表的指针向左偏转
D．将N极插入后静止不动，指针将停止指在右侧某一示数
解析：选A.将N极插入线圈中，电流表指针向右偏转，则若将S极插入线圈中，电流表指针将向左偏转．因为尽管两次都是使得穿过线圈的磁通量增大，但原磁场方向不同，产生的感应电流的磁场方向不同，电流方向也恰好相反．同理，若将S极拔出，电流表的指针将向右偏转．若将N极拔出，则与将N极插入的现象相反，因为磁场方向相同，但穿过线圈的磁通量一个是增加，一个是减少，所以其产生的感应电流的方向应相反．若N极插入后静止不动，磁通量没有发生变化，没有电流产生．
3．如图1－4－12所示，光滑U形金属框架放在水平面内，上面放置一导体棒，有匀强磁场B垂直框架所在平面，当B发生变化时，发现导体棒向右运动，下列判断正确的是(　　)
图1－4－12
A．棒中电流从b→a B．棒中电流从a→b
C．B逐渐增大 D．B逐渐减小
解析：选BD.ab棒是因“电”而“动”，所以ab棒受到的安培力向右，由左手定则可知电流方向a→b，故B对，由楞次定律可知B逐渐减小，D对．
4．(2010年高考海南卷)一金属圆环水平固定放置．现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环(　　)
A．始终相互吸引
B．始终相互排斥
C．先相互吸引，后相互排斥
D．先相互排斥，后相互吸引
解析：选D.当条形磁铁靠近圆环时，产生感应电流，感应电流在磁场中受到安培力的作用，由楞次定律可知，安培力总是“阻碍变化”，因此，条形磁铁靠近圆环时，受到排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，受到吸引力，D正确．
5．如图1－4－13所示，当圆环向右运动时acb、adb、elf中有电流的是________，它们的方向分别为________，a、b两点相比较________点电势高．
图1－4－13
解析：当圆环向右运动时，acb、adb同时向右做切割磁感线运动，这种切割方式等效于在a、b间连两条直导线切割．由右手定则判定，感应电流的方向是b→c→a→e→l→f→b和b→d→a→e→l→f→b，相当于acb、adb两个相同电源并联，外电路是线圈elf，圆环是电源，故a点电势高．
答案：acb、adb、elf　b→c→a、b→d→a、e→l→f　a
一、选择题
1．(2011年哈尔滨高二检测)关于对楞次定律的理解，下面说法中正确的是(　　)
A．感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化
B．感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相同
C．感应电流的磁场方向，总是跟原磁场方向相反
D．感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同，也可以相反
解析：选AD.根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化，A项正确；感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场方向相反，在磁通量减小时与原磁场方向相同，B、C项错误，D正确．
2．(2011年上海高二检测)一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下过程中，导线上各点的电势(　　)
A．东端最高　　　　　　　 B．西端最高
C．中点最高 D．各点一样高
解析：选A.赤道上空地磁场方向是由南向北，则根据右手定则不难判断导线的东端电势最高，故答案为A.
3．如图1－4－14表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是(　　)
图1－4－14
解析：选A.由右手定则可判定A中ab中电流由a向b，B中由b向a，C中由b向a，D中由b向a，故A正确．
4．如图1－4－15所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈感应电流(　　)
图1－4－15
A．沿abcd流动
B．沿dcba流动
C．先沿abcd流动，后沿dcba流动
D．先沿dcba流动，后沿abcd流动
解析：选A.线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，由Φ＝B⊥S看出，因B⊥变小，故Φ变小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，向上穿过线框，由右手螺旋定则可知，线框中电流的方向为abcd.当线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ时，由Φ＝B⊥S看出，由于B⊥变大，故Φ变大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即向上穿过线框，由右手螺旋定则可以判断，感应电流的方向为abcd.
5．如图1－4－16所示，用细线悬挂一个很轻的铝环，铝环可以自由摆动．甲、乙两图的不同在于甲图中的铝环是完整闭合的，乙图中的铝环下端沿直径方向裂开了一个狭缝，不闭合．下列实验现象中正确的是(　　)
图1－4－16
A．甲图中当磁铁向铝环靠近时，铝环后退
B．乙图中当磁铁向铝环靠近时，铝环后退
C．甲图中当磁铁离开铝环时，铝环被吸引
D．乙图中当磁铁离开铝环时，铝环被吸引
解析：选AC.由于甲图中的铝环是完整的、闭合的，当磁铁靠近或远离它时，铝环中产生感应电流，感应电流自身产生的磁场对磁铁有排斥或吸引的力；而乙图中的铝环不闭合，不能产生感应电流，与磁铁间没有磁场力作用，铝环位置不会受磁铁运动的影响．
6．(2011年启东中学高二检测)如图1－4－17所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，立在导轨上，它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在OA上，直到完全落在OC上，空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中(　　)
图1－4－17
A．感应电流方向是b→a
B．感应电流方向是a→b
C．感应电流方向先是b→a，后是a→b
D．感应电流方向先是a→b，后是b→a
解析：选C.由数学知识可知，金属棒下滑过程中，与坐标轴所围面积先增加后减小，穿过回路aOb的磁通量先增加后减小，根据楞次定律，感应电流方向先是b→a，后是a→b.
7．如图1－4－18所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合线圈，在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，ab线圈将(　　)
图1－4－18
A．静止不动
B．逆时针转动
C．顺时针转动
D．发生转动，因电源正负极不明，无法确定转动方向
解析：选B.当P向右滑动时，电路中的总电阻是减小的，因此通过线圈的电流增加，电磁铁两磁极间的磁场增强，穿过ab线圈的磁通量增加，线圈中有感应电流，线圈受磁场力作用发生转动．直接使用楞次定律中的“阻碍”，线圈中的感应电流将阻碍原磁通量的增加，线圈就会通过转动来改变与磁场的正对面积，来阻碍原磁通量的增加，只有逆时针转动才会减小有效面积，以阻碍磁通量的增加．故选项B正确．
8．(2011年安康高二检测)“磁单极子”是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布．物理学家们长期以来一直试图用实验证实自然界中存在磁单极子，如图1－4－19所示的实验就是用于检测单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路放在装置中，可认为不受周围其他磁场的作用．设想有一个S极磁单极子沿abcd的轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是(　　)
图1－4－19
A．回路中无感应电流
B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流
C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流
D．回路中形成先abcda流向后adcba流向的感应电流
解析：选B.S极磁单极子在运动前在超导圆内产生的磁场向左．当S极磁单极子向右运动穿过超导圆时，根据楞次定律，超导回路中感应电流方向沿abcda方向．又因为是超导材料，所以回路中有持续的电流．答案B正确．考查楞次定律，超导体．
9．(2011年济南高二检测)如图1－4－20所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是(　　)
图1－4－20
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
解析：选B.依据右手定则可判断出导体棒PQ中的电流由P到Q，Q处电势最高，P处电势最低，由P到Q电势依次升高．外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a，选项B正确．
10.
图1－4－21
如图1－4－21所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连，要使导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)(　　)
A．向右匀速运动 B．向左加速运动
C．向右减速运动 D．向右加速运动
解析：选BC.欲使N产生顺时针方向的感应电流，则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此，对于前者，应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动．故应选BC.(注意匀速运动只能产生恒定电流；匀变速运动产生均匀变化的电流．)
二、非选择题
11．(2010年高考上海卷)如图1－4－22，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．
图1－4－22
解析：P向左移动，螺线管中的电流增大，环中磁通量增大，由楞次定律“阻碍”的含义可知，环向左移动，且有收缩趋势．
答案：左　收缩
12．如图1－4－23所示的电路中，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁心上，线圈B与电流表G组成一闭合电路，线圈A的两端分别与平行的金属导轨P、Q相连，P、Q处在匀强
磁场中，磁场方向与导轨面垂直．试分析判断：当导体棒ab在平行导轨P、Q上向左做(1)匀速、(2)匀加速、(3)匀减速滑动时，是否有电流通过电流表？若有电流通过，其方向如何？
图1－4－23
解析：导体棒ab向左切割磁感线运动时，将产生由a到b的感应电流，感应电流通过线圈A时，铁心中有顺时针方向的磁场，这个磁场既穿过线圈A，又穿过线圈B.
(1)当ab向左做匀速运动时，感应电流都不变．穿过线圈B的磁通量不发生变化，线圈B中不会产生电磁感应现象，所以没有感应电流通过电流表．
(2)当ab向左做匀加速运动时，速度不断增大，感应电流随着v增大而增大，穿过线圈B的磁通量也增大，线圈B中将产生电磁感应现象，根据楞次定律，线圈B中感应电流的磁场方向应朝上．阻碍磁通量增大；运用安培定则，线圈B中的电流将由d到c通过电流表G.
(3)当ab向左做匀减速运动时，通过电流表G的感应电流方向是由c到d.
答案：(1)没有；(2)感应电流由d到c通过电流表G；(3)感应电流由c到d通过电流表G.