4.3 楞次定律—2020-2021学年人教版高中物理选修3-2同步练习（word含答案）

楞次定律练习
一、单选题
关于感应电流的产生及方向，下列描述正确的是
A. 导体ab向右切割磁感线时，导线中将产生沿abcda方向的感应电流i
B. 磁铁通过图示位置向下插时，导线中将产生沿ba方向的感应电流i
C. 开关闭合、电路稳定后，G表示数恒定且不为零
D. 通有恒定电流的长直导线和闭合线圈在同一竖直面内，线圈向上平移时，线圈中将产生沿abcda方向的感应电流i
如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(????)
A. 当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点
B. 当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
C. 当金属棒ab向右加速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点
D. 当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
在一根铁棒上绕有一线圈，a、c是线圈的两端，b为中间抽头，把a、b两点接入一平行金属导轨，在导轨上横放一金属棒，导轨间有如图所示的匀强磁场，若要求a、b、c三点电势关系满足φa<φb<φc，则金属棒沿导轨的运动情况是(????)
A. 棒应该向右加速平动 B. 棒应该向右减速平动
C. 棒应该向左加速平动 D. 棒应该向左减速平动
法拉第发明了世界上第一台发电机。如图所示，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则(????)
A. 电刷M的电势高于电刷N的电势
B. 若只将电刷M移近N，电流计的示数变大
C. 若只提高金属盘转速，电流计的示数变大
D. 若只将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大
如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈向下运动并始终保持与磁铁垂直。在位置b，N极附近的磁感线正好与线圈平面垂直。在线圈从a到c运动的过程中，下列说法正确的是(????)
A. 磁通量一直增大
B. 磁通量先减小后增大
C. 从左边看，感应电流先逆时针后顺时针
D. 从左边看，感应电流先顺时针后逆时针
1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S及电流计G组成另一个回路。如图所示，通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是(????)
A. 闭合S的瞬间，G中有a→b的感应电流
B. 闭合S的瞬间，G中有b→a的感应电流
C. 闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有a→b的感应电流
D. 闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有b→a的感应电流
如图1中所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定图1线圈中电流的方向为感应电流的正方向，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图2变化时，下列四图中正确表示线圈中感应电动势E随时间t变化的是(????)
A. B.
C. D.
如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则下列各图中可以定性地表示线框在穿过磁场区域的过程中感应电流随时间变化的规律的是(规定逆时针方向为感应电流的正方向)
A. B.
C. D.
如图所示，放在不计电阻的金属导轨上的导体棒ab，在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，钢制闭合线圈c将被螺线管吸引(? ?)
A. 向右做匀速运动
B. 向左做匀速运动
C. 向右做减速运动
D. 向右做加速运动
如图所示，长直导线和矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通过恒定电流，电流方向竖直向上。现使线框由位置I向右先加速后减速平动到位置II，在线框的运动过程中(????)
A. 线框中先产生顺时针方向的感应电流，后产生逆时针方向的感应电流
B. 线框中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流
C. 线框中一直产生顺时针方向的感应电流
D. 线框中一直产生逆时针方向的感应电流
二、多选题
(多选)如图所示，通电直导线L和平行直导线放置的闭合导体框abcd，当通电导线L运动时(不与导体框接触且始终在导体框的左侧)，以下说法正确的是(????)
A. 当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
B. 当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
C. 当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
D. 当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
如图(a)所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂真于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0,导线的电阻不计，在0至t1时间内，下列说法正确的是
A. R1中电流的方向由a到b通过R1 B. 电流的大小为nπB0r223Rt0
C. 线圈两端的电压大小为nπB0r223t0 D. 通过电阻R1的电荷量nπB0r22t13Rt0
如图甲所示，长直导线AC固定在绝缘的水平桌面上，其右侧桌面上放置一矩形导线框，ad?//?AC。若AC中通入瞬时电流i，i随时间t按图乙所示的正弦规律变化，取由C到A的电流方向为电流的正方向，线框始终静止不动，则
A. 0～1?s时间内，线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a方向
B. t=3.5?s时，线框受到的静摩擦力方向由a指向b
C. t=1?s时，线框受到的静摩擦力最小
D. t=2?s时，线框受到的静摩擦力最大
两圆环A，B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动，角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则(???)
A. A可能带正电且转速减小
B. A可能带正电且转速增大
C. A可能带负电且转速减小
D. A可能带负电且转速增大
三、填空题
如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a处于静止状态，在其内部也吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上。当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动及变化情况将a将______ ，b将______ (填“左摆”或“右摆”或“不动”)；a有______ 的趋势，b有______ 的趋势(填“收缩”或“扩张”)。
法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。他把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R、开关S1组成一个回路，B线圈与开关S2及电流计G组成另一个回路，如图所示。实验中他会发现闭合S2后，闭合S1的瞬间，G中________电流；闭合S1后，闭合S2的瞬间，G中________电流；闭合S1、S2后，R的滑片向左移动的过程，G中________电流(三个空中填“无”、“有从a→b”或“有从b→a”)。
感应电流的方向与??????????和??????????有关，如图所示，将导线在磁场中分别向左右移动，灵敏电流计指针的偏转方向??????????(填“相同”或“不相同”)，说明感应电流的方向与??????????有关。
两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动。当AB在外力F的作用下水平向右运动时，导体棒CD中感应电流的方向为______ ，它会向______ 运动。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、导体ab向右切割磁感线时，磁场的方向向下，由右手定则可知，导线中将产生沿adcba方向的感应电流，故A错误；
B、磁铁通过图示位置向下插时，线圈内磁场的方向向下增大，根据楞次定律可知，导线中将产生沿ba方向的感应电流，故B正确；
C、闭合、电路稳定后线圈内的磁场不变，根据感应电流产生的条件可知，电路中没有感应电流，所以G表示数为零，故C错误；
D、通有恒定电流的长直导线和闭合线圈在同一竖直面内，线圈向上平移时，线圈中的磁通量保持不变，所以不产生沿感应电流，故D错误；
2.【答案】D
【解答】
AB.ab棒向右匀速运动时，根据右手定则判断得知，ab棒中感应电流方向从a→b，ab相当于电源，所以b点电势高于a点。线圈中产生的感应电流是恒定的，原线圈中的磁场是恒定的，穿过副线圈的磁通量不变，没有感应电动势产生，cd中没有电流流过，所以c点与d点等电势，故AB错误；
CD.ab棒向右加速运动时，根据右手定则判断得知，ab棒中感应电流方向从a→b，ab相当于电源，所以b点电势高于a点，根据安培定则判断可知，原线圈中有向下的磁场，而且在增强，副线圈中有向上的磁场在增强，根据楞次定律可知，副线圈中感应电流从d通过电阻到c，d点电势高于c点，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解答】
要使a点的电势低于b点，说明金属棒上端相当于电源的负极，下端相当于电源的正极，由右手定则判断可知，金属棒必须向左运动。
要使c点的电势高于b点，线圈中产生感应电动势c相当于电源的正极，a端相当电源的负极，由于线圈中的电流从b端进a端出，根据楞次定律判断可知，线圈的电流应增大，则由I=
BLv
R
，可知，金属棒应做加速运动，故要使a、b两点的电势都低于c点，金属棒沿导轨可能向左做加速直线运动。故C正确。
故选C。
4.【答案】C
【解答】
由安培定则可判断U形电磁铁左侧为N极，右侧为S极，圆盘转动过程等同于无数根辐向金属棒绕其一端转动而切割磁感线，根据右手定则可知圆心处电势高于圆盘边缘，故A错误；电刷M移近N时L减小，根据E=12BωL2知感应电动势减小，电流计的示数变小，故B错误；当转速增大时感应电动势增大，电流计的示数将变大，故C正确；若只将变阻器滑片向左滑动，电流减小，电磁铁磁性减弱，感应电动势将减小，电流计的示数变小，故D错误，故选C。
5.【答案】C
【解答】
AB.如图所示，线圈从位置a到位置b的过程中，穿过线圈的磁通量增大，线圈从位置b到位置c的过程中，线圈内穿过的磁通量减小，故A，B错误；
CD.由以上分析可知，磁通量先增大，则由楞次定律可知，感应电流产生的磁场与原磁场反向，阻碍磁通量的增加，从左边看，由安培定则可知，感应电流先逆时针；后磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场与原磁场同向，阻碍磁通量的减少，从左边看，由安培定则可知，感应电流为逆时针，故C正确，D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解答】
AB.闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流，故AB错误；
CD.闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有b→a的感应电流，故 D正确，C错误；
故选D。
7.【答案】A
【解答】
在0?1s内，根据法拉第电磁感应定律，E=nΔφΔt=nΔBΔtS=nB0S，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1?3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3?5s内，根据法拉第电磁感应定律，E′=nΔφΔt=nΔBΔtS=nB0S2=E2，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值。故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】D
【解答】
线框进入左侧磁场区域，切割磁感线的有效长度为三角形右侧与左侧抵消后的长度，有效长度越来越小，故电流减小，线框完全进入磁场，穿过线框的磁通量不变，故没有感应电动势，也没有感应电流，当线框到达磁场右边界，线框内磁通量变化，切割磁感线为三角形的左侧，有效长度越来越小，故电流越来越小。用右手判断感应电流的方向，线框完全进入前逆时针，线框离开磁场时顺时针，故D正确，ABC错误。
故选D。
9.【答案】C
【解答】
AB、导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管吸引，故AB错误．
C、导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于N极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管吸引，故C正确．
D、导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于S极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管排斥，故D错误．
故选C
10.【答案】C
【解答】
A. 由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在线框处的方向为垂直直面向里，并且离导线越远磁感应强度越小，故当沿图示方向移动线框时，穿过线框平面的磁通量要减小，感应电流的磁场应与原磁场同向，由楞次定律得，线框电流为顺时针，故ABD错误，C正确；
故选C
11.【答案】AD
【解答】
AB.通电直导线周围磁场分布不均匀，当导线L向左平移时，导体框abcd中磁场减弱，根据楞次定律和安培定则判断，导体框abcd中感应电流的方向为abcda，故A正确，B错误；
CD.通电直导线周围磁场分布不均匀，当导线L向右平移时，导体框abcd中磁场增强，根据楞次定律和安培定则判断，导体框abcd中感应电流的方向为adcba，故D正确，C错误。
故选AD。
12.【答案】BD
【解答】
AB、由图象分析可知，0至t1时间内有，由法拉第电磁感应定律有：E=nΔΦΔt=nΔBΔtS
面积为：S=πr22
由闭合电路欧姆定律有：I1=ER1+R
联立以上各式解得，通过电阻R1上的电流大小为：I1=nπB0r223Rt0，
由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a，故A错误，B正确；
C、线圈两端的电压大小为U=I12R=2nπB0r223t0，故C错误；
D、通过电阻R1上的电量为：q=I1t1=nB0πr22t13Rt0，故D正确；
故选：BD。
13.【答案】BC
【解答】
A.在0～1?s时间内，AC中电流正的增大，根据安培定则可知穿过线圈的磁场垂直纸面向里增大，则穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律可知，线框中的电流方向为逆时针方向，即沿a→d→c→b→a方向，故A错误；
B.在3?4s的时间内，AC中的电流负的减小，根据安培定则可知穿过线圈的磁场垂直纸面向外减小，则穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律可知，线框中的电流方向为逆时针方向，即沿a→d→c→b→a方向，ad受到导线AC的吸引力大于cd边受到AC导线的排斥力，则线框所受静摩擦力方向水平向右，即由a指向b，故B正确；
C.t=1?s时，由图可知AC中的电流变化率为零，则其产生的磁场的磁感应强度的变化率为零，穿过线框的磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中不产生感应电动势，则感应电流也为零，所以线框不受安培力的作用，所以此时线框所受静摩擦力最小为零，故C正确；
D.在t=2?s时，由图可知，此时导线AC中的电流为零，电流变化率最大，则其产生的磁场的磁感应强度的变化率最大，但其产生的磁场的磁感应强度为零，线框中的感应电动势最大，感应电流最大，此时线框所受静摩擦力也为零，不是最大，故D错误。
故选BC．
14.【答案】BC
【解析】由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外；
由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；
AB.若原磁场向里，则A中电流应为顺时针，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大，故A错误，B正确；
CD.若原磁场向外，则A中电流应为逆时针，即A应带负电，且电流应减小，即A的转速应减小，故C正确，D错误；
故选BC。
A环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使B中的磁通量发生变化，则可以在B中产生感应电流；根据楞次定律可判断A中带电及转动情况。
本题考查了楞次定律；本题为楞次定律应用的逆过程，要明确B中感应电流是因为B中的磁通量发生变化引起的，同时还应知道由于A的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关。
15.【答案】左摆? 不动? 扩张? 收缩
【解析】解：当滑动变阻器的滑片P向左端移动时，接入电路中的电阻变小，电流变大，通电螺线管的磁性将增强，穿过线圈a和b的磁通量都变大，由于通电密绕长螺线管两端的磁感应强度最大，故a环向左运动，同时有扩大面积的趋势，以便相互抵消得更多，从而可以阻碍磁通量的变大；
而b环在通电密绕长螺线管内部，是匀强磁场，若它的面积减小，可以阻碍磁通量的变大，故b有收缩的趋势，但不会运动。
故答案为：左摆；不动；扩张；?收缩。
影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小，线圈的匝数．滑动变阻器滑片移动，如何引起电流变化，从而引起的电磁铁磁性强弱的变化．
根据楞次定律，线圈中的感应电流总是阻碍磁通量的变化，因此可以判定的运动趋势．
16.【答案】有a→b；
无；
有b→a。
【解答】闭合S2后，闭合S1的瞬间，A线圈中电流产生的磁场向上，B线圈中的磁场向下，电流增大，磁场增强，感应电流的磁场向上，G中有a→b的感应电流；
闭合S1后，闭合S2的瞬间，B线圈中的磁场不变，故无感应电流；
闭合S1、S2后，A线圈中电流产生的磁场向上，B线圈中的磁场向下，R的滑片向左移动的过程，电阻增大，电流减小，磁场减弱，感应电流的磁场向下，G中有b→a的感应电流。
故答案为：
有a→b；
无；
有b→a。
17.【答案】导体运动方向；? ? 磁场方向；? ? 不相同；? ? ?导体运动方向
【解答】
?当导线在磁场中运动时，只要导线在磁场中做切割磁感线的运动，就会产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关，故金属棒运动方向相反时，灵敏电流计的偏转方向也会反向。
18.【答案】C→D? 右
【解析】解：AB切割磁感线产生感应电流，根据右手定则判断可知，AB中感应电流的方向为B→A，则导体棒CD内有电流通过，方向是C→D；
感应电流通过CD，CD棒受到安培力作用，由左手定则判断可知磁场对导体棒CD的安培力向右，所以CD棒向右运动。
故答案为：C→D，右。
AB棒切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断感应电流的方向；感应电流通过CD，CD棒受到安培力作用，由左手定则判断安培力的方向，由此判断CD棒的运动情况。