1、1课时提升作业 二 楞次定律(40 分钟 100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 7 分,共 56 分)1.关于感应电流,下列说法正确的是 ( )A.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反D.当导体切割磁感线运动时,必须用安培定则确定感应电流的方向【解题指南】解答本题要注意以下三点:(1)楞次定律的实质是确定了感应磁场是要阻碍原磁场的变化。(2)若原磁场增大则感应磁场与原磁场反向;若原磁场减小则感应磁场与原磁场同向。(3)磁场与电流的关系用安培定则来确定。【解析
2、】选 C。由楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,A 错误;感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化,不是阻碍原磁场的变化,B 错误;由楞次定律知,如果是因磁通量的减少而引起的感应电流,则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,阻碍磁通量的减少;如果是因磁通量的增加而引起的感应电流,则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加,C 正确;导体切割磁感线运动时,应直接用右手定则确定感应电流的方向;若闭合回路磁通量变化,由楞次定律确定感应电流的磁场方向,然后用安培定则确定感应电流的方向,D 错误。2.(2018成都高二检测) 如图表示闭合电路中
3、的一部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动的情景,分析各图中感应电流的方向,在导体中由 ab 的是( )【解析】选 A。以上四图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景,应用右手定则判断可得:A 中电流由 ab,B 中电流由 ba,C 中电流沿 acba 方向,D 中电流由ba。3 如图,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2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,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电
4、流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向【解析】选 D。金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变,由产生感应电流的条件可知选项 A、B 错误;金属环向左侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向外并且增强,根据楞次定律可知,环上的感应电流方向为顺时针方向,选项 C 错误;金属环向右侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向里并且增强,则环上的感应电流方向为逆时针方向,选项 D 正确。4. (2018揭阳高二检测)边长为 h 的正方形金属导线框,从如图所示位置由静止开始下落,通过一匀强磁场区域,磁场方向水平,且垂直于线框平面,磁场区高度为 H,上、下边界如图中虚线所
5、示,Hh,从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中 ( )A.线框中总有感应电流存在B.线框中感应电流方向是先顺时针后逆时针C.线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针D.线框受到磁场力的方向有时向上,有时向下【解析】选 C。因为 Hh,当线框全部处于磁场区域内时线框内磁通量不变,线框中无感应电流,A 错误;根据右手定则可知,线框进入磁场时感应电流是逆时针,线框离开磁场时感应电流是顺时针,C 正确,B 错误;在 C 的基础上结合左手定则可知,线框在进出磁场过程中受到磁场力的方向总是向上,D 错误。5.闭合线圈 abcd 运动到如图所示的位置时,bc 边所受到的磁场力的方向向下,那么线圈的运动情况可
6、能是( )3A.向左平动进入磁场B.向右平动离开磁场C.向上平动D.向下平动【解析】选 A。当 bc 受力向下时,说明感应电流方向由 b 指向 c,当向左进入磁场时,磁通量增加,感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反,垂直纸面向里,用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向。故只有 A 符合题意。【总结提升】反向应用楞次定律的技巧有部分题目是知道感应电流的方向,而去确定磁场是如何变化的,这是反向应用楞次定律,应注意以下三点:(1)各个物理量之间的关系依然为楞次定律的关系。(2)各个物理量确定的先后关系有所变化。(3)物理量确定的难度比一般的应用楞次定律的难度稍微大点。6.(多选)两圆环 A
7、、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 从如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,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【解析】选 B、C。若 A 带正电,则穿过 B 环的磁场向里,当转速增大时,磁通量增加,由楞次定律和右手螺旋定则可判定,B 中感应电流与图示方向相同,故 A 错误,B 正确;若 A 带负电,则穿过 B 环的磁场向外,当转速减小时,磁通量减小,由楞次定律和右手螺旋定则可判定,B中感应电流方向与图示方向相同,故 C 正确,D
8、错误。【补偿训练】4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时,通过电流表的感应电流方向是 ( )A.aGb B.先 aGb,后 bGaC.bGa D.先 bGa,后 aGb【解析】选 D。(1)确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下。(2)明确回路中磁通量变化情况:向下的磁通量增加。(3)由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电流产生的磁场方向向上。(4)应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即从 bGa。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减小,由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视),
9、电流从 aGb。故正确答案为 D。7.(2018揭阳高二检测)如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是 ( )A.同时向左运动,间距增大 B.同时向左运动,间距减小C.同时向右运动,间距减小 D.同时向右运动,间距增大【解析】选 B。当条形磁铁向左靠近两环时,两环中的磁通量都增加。根据楞次定律,两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动,即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动。又由于两环中的感应电流方向相同,两环相互吸引,因而两环间距离要减小,故选项 B 正确。8.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
10、水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒 ab 和 cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒 ab 和 cd 的运动情况是( )5A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab 和 cd 相向运动,相互靠近D.ab 和 cd 相背运动,相互远离【解析】选 C。方法一:电流增强时,电流在 abdc 回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路产生逆时针方向电流;ab 边电流方向向下,所受安培力向右,cd 边电流方向向上,所受安培力向左,故 ab 和 cd 相向运动,C 项正确。方法二:电流增强时,电流在 abdc 回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次
11、定律可知,回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近,C 项正确。二、非选择题(本题共 2 小题,共 44 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)9.(22 分)如图所示,当把滑动变阻器的滑片 P 从右向左端滑动时,在线圈 A 中感应电流的方向是从_端流进电流表,从_端流出;在线圈 B 中感应电流的方向是从_端流进电流表,从_端流出。【解析】当滑片 P 从右向左滑动时,电路中的电阻变大,电流减小,由右手螺旋定则可知,铁芯中向左的磁感应强度减小。由楞次定律可知,线圈 A、B 中感应电流的磁场方向向左。再由右手螺旋定则可知,在线圈 A 中感应电流的方向
12、是从 a 端流进电流表,从 b 端流出;在线圈B 中感应电流的方向是从 d 端流进电流表,从 c 端流出。答案:a b d c10.(22 分)如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针 N 极的偏转方向。(1)开关 S 闭合时。(2)开关 S 闭合后。(3)开关 S 闭合后,调节滑动变阻器使电流增强。(4)开关 S 断开时。6【解析】开关 S 闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。(1)S 闭合时,穿过右边线圈的磁通量 增加,由楞次定律可知,感应电流 ba,再由安培定则可知,N 极指向垂直纸面向外的方向。(2)S 闭合后,穿过右边线圈的磁通量 不变,不产生感应电流,小
13、磁针不偏转。(3)此种情况与(1)现象相同,即 N 极指向垂直纸面向外的方向。(4)此种情况与(1)现象相反,即 N 极指向垂直纸面向里的方向。答案:见解析【能力挑战区】1. (多选)我国成功研制的一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车的车速已达到每小时 500 km,可载 5 人。如图所示就是磁悬浮的原理,图中 A 是圆柱形磁铁,B 是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环 B 水平放在磁铁 A 上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A 上方的空中 ( )A.在 B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失B.在 B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流;当稳定后,感应电
14、流仍存在C.如 A 的 N 极朝上,B 中感应电流的方向与图中所示的相同D.如 A 的 N 极朝上,B 中感应电流的方向与图中所示的相反【解析】选 B、D。在线圈 B 放入磁场过程中,穿过线圈的磁通量从无到有,即磁通量发生了变化,在线圈 B 中产生感应电流。由于 B 线圈是用高温超导材料制成的,电阻为零,故稳定后感应电流仍存在,B 正确;B 线圈受到向上的安培力而悬浮,将 B 看成小磁针,下端是 N 极,由安培定则判定 B 中感应电流方向与图中所示的相反,故 D 正确。2.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,
15、沿垂直于磁感线方向,以速度 v 匀速通过磁场,如图所示,从 ab进入磁场时开始计时。7(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。若有,请判断出感应电流的方向;若无,请说明理由。【解题指南】(1)磁通量随时间变化可用 =BS 计算分析,注意分阶段的 S 变化。(2)感应电流的方向用右手定则或楞次定律进行判断。【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 两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有 cd 边在磁场中)。(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,S= lvt,最后
16、为=BS=B l2。线框在磁场中运动阶段:t 为 ,线框磁通量为 =B l2,保持不变。2线框离开磁场阶段:t 为 ,线框磁通量线性减小,最后为零。23磁通量随时间变化的图象如图所示:(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向为逆时针方向。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少,线框中将产生感应电流。由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向。答案:(1)见解析 (2)线框进入磁场阶段,感应电流方向为逆时针方向;线框在磁场中运动阶段,无感应电流;线框离开磁场阶段,感应电流方向为顺时针方向。
