2022高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時提升作業(yè)二 4.3 楞次定律 新人教版選修3-2

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1、2022高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時提升作業(yè)二 4.3 楞次定律 新人教版選修3-2一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法正確的是()A.根據(jù)楞次定律知:感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C.感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同,也可能相反D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運動時,必須用安培定則確定感應(yīng)電流的方向【解題指南】解答本題要注意以下三點:(1)楞次定律的實質(zhì)是確定了感應(yīng)磁場是要阻礙原磁場的變化。(2)若原磁場增大則感應(yīng)磁場與原磁場反向;若原磁場減小則感應(yīng)磁場與原磁場同向。(3)磁場與電流的關(guān)系用安培

2、定則來確定?！窘馕觥窟xC。由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,A錯誤;感應(yīng)電流的磁場總是阻礙電路中的原磁通量的變化,不是阻礙原磁場的變化,B錯誤;由楞次定律知,如果是因磁通量的減少而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同,阻礙磁通量的減少;如果是因磁通量的增加而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反,阻礙磁通量的增加,C正確;導(dǎo)體切割磁感線運動時,應(yīng)直接用右手定則確定感應(yīng)電流的方向;若閉合回路磁通量變化,由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向,然后用安培定則確定感應(yīng)電流的方向,D錯誤。2.(2018成都高二檢測) 如圖表示閉

3、合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景,分析各圖中感應(yīng)電流的方向,在導(dǎo)體中由ab的是()【解析】選A。以上四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動的情景,應(yīng)用右手定則判斷可得:A中電流由ab,B中電流由ba,C中電流沿acba方向,D中電流由ba。3如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若()A.金屬環(huán)向上運動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向B.金屬環(huán)向下運動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向D.金屬

4、環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向【解析】選D。金屬環(huán)向上或向下運動時穿過金屬環(huán)的磁通量不變,由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項A、B錯誤;金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過金屬環(huán)的合磁通量向外并且增強,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向,選項C錯誤;金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過金屬環(huán)的合磁通量向里并且增強,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向,選項D正確。4. (2018揭陽高二檢測)邊長為h的正方形金屬導(dǎo)線框,從如圖所示位置由靜止開始下落,通過一勻強磁場區(qū)域,磁場方向水平,且垂直于線框平面,磁場區(qū)高度為H,上、下邊界如圖中虛線所示,Hh,從線框開始下落到完全穿過磁場區(qū)的全過

5、程中()A.線框中總有感應(yīng)電流存在B.線框中感應(yīng)電流方向是先順時針后逆時針C.線框中感應(yīng)電流方向是先逆時針后順時針D.線框受到磁場力的方向有時向上,有時向下【解析】選C。因為Hh,當(dāng)線框全部處于磁場區(qū)域內(nèi)時線框內(nèi)磁通量不變,線框中無感應(yīng)電流,A錯誤;根據(jù)右手定則可知,線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流是逆時針,線框離開磁場時感應(yīng)電流是順時針,C正確,B錯誤;在C的基礎(chǔ)上結(jié)合左手定則可知,線框在進(jìn)出磁場過程中受到磁場力的方向總是向上,D錯誤。5.閉合線圈abcd運動到如圖所示的位置時,bc邊所受到的磁場力的方向向下,那么線圈的運動情況可能是()A.向左平動進(jìn)入磁場B.向右平動離開磁場C.向上平動D.向下平動

6、【解析】選A。當(dāng)bc受力向下時,說明感應(yīng)電流方向由b指向c,當(dāng)向左進(jìn)入磁場時,磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該與原磁場方向相反,垂直紙面向里,用右手螺旋定則可以判斷感應(yīng)電流方向為順時針方向。故只有A符合題意?！究偨Y(jié)提升】反向應(yīng)用楞次定律的技巧有部分題目是知道感應(yīng)電流的方向,而去確定磁場是如何變化的,這是反向應(yīng)用楞次定律,應(yīng)注意以下三點:(1)各個物理量之間的關(guān)系依然為楞次定律的關(guān)系。(2)各個物理量確定的先后關(guān)系有所變化。(3)物理量確定的難度比一般的應(yīng)用楞次定律的難度稍微大點。6.(多選)兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中A為均勻帶電絕緣環(huán),B為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)A從如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速

7、度發(fā)生變化時,B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流,則()A.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小B.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大C.A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小D.A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大【解析】選B、C。若A帶正電,則穿過B環(huán)的磁場向里,當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時,磁通量增加,由楞次定律和右手螺旋定則可判定,B中感應(yīng)電流與圖示方向相同,故A錯誤,B正確;若A帶負(fù)電,則穿過B環(huán)的磁場向外,當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時,磁通量減小,由楞次定律和右手螺旋定則可判定,B中感應(yīng)電流方向與圖示方向相同,故C正確,D錯誤。【補償訓(xùn)練】某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律。當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時,通過電流表的感應(yīng)電流方向是 ()A.aGbB.先aG

8、b,后bGaC.bGaD.先bGa,后aGb【解析】選D。(1)確定原磁場的方向:條形磁鐵在穿入線圈的過程中,磁場方向向下。(2)明確回路中磁通量變化情況:向下的磁通量增加。(3)由楞次定律的“增反減同”可知:線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上。(4)應(yīng)用安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向為逆時針(俯視),即從bGa。同理可以判斷:條形磁鐵穿出線圈的過程中,向下的磁通量減小,由楞次定律可得線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(俯視),電流從aGb。故正確答案為D。7.(2018揭陽高二檢測)如圖所示,兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上,當(dāng)一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)的運動情況是()A.同時

9、向左運動,間距增大B.同時向左運動,間距減小C.同時向右運動,間距減小D.同時向右運動,間距增大【解析】選B。當(dāng)條形磁鐵向左靠近兩環(huán)時,兩環(huán)中的磁通量都增加。根據(jù)楞次定律,兩環(huán)的運動都要阻礙磁鐵相對環(huán)的運動,即阻礙“靠近”,那么兩環(huán)都向左運動。又由于兩環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同,兩環(huán)相互吸引,因而兩環(huán)間距離要減小,故選項B正確。8.如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動的導(dǎo)體棒ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強時,導(dǎo)體棒ab和cd的運動情況是()A.一起向左運動B.一起向右運動C.ab和cd相向運動,相互靠近D.ab和

10、cd相背運動,相互遠(yuǎn)離【解析】選C。方法一:電流增強時,電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場增強,回路磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,回路產(chǎn)生逆時針方向電流;ab邊電流方向向下,所受安培力向右,cd邊電流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向運動,C項正確。方法二:電流增強時,電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場增強,回路磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,回路要減小面積以阻礙磁通量的增加,因此,兩導(dǎo)體棒要相向運動,相互靠近,C項正確。二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)9.(22分)如圖所示,當(dāng)把滑動變阻器的滑片P從右向左端滑動時,

11、在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從_端流進(jìn)電流表,從_端流出;在線圈B中感應(yīng)電流的方向是從_端流進(jìn)電流表,從_端流出。【解析】當(dāng)滑片P從右向左滑動時,電路中的電阻變大,電流減小,由右手螺旋定則可知,鐵芯中向左的磁感應(yīng)強度減小。由楞次定律可知,線圈A、B中感應(yīng)電流的磁場方向向左。再由右手螺旋定則可知,在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從a端流進(jìn)電流表,從b端流出;在線圈B中感應(yīng)電流的方向是從d端流進(jìn)電流表,從c端流出。答案:abdc10.(22分)如圖所示,試探究在以下四種情況中小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向。(1)開關(guān)S閉合時。(2)開關(guān)S閉合后。(3)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流增強。(4)開關(guān)S斷開時。【解

12、析】開關(guān)S閉合時,左邊線圈的電流及磁場情況和穿過右邊線圈磁通量方向如圖所示。(1)S閉合時,穿過右邊線圈的磁通量增加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流ba,再由安培定則可知,N極指向垂直紙面向外的方向。(2)S閉合后,穿過右邊線圈的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,小磁針不偏轉(zhuǎn)。(3)此種情況與(1)現(xiàn)象相同,即N極指向垂直紙面向外的方向。(4)此種情況與(1)現(xiàn)象相反,即N極指向垂直紙面向里的方向。答案:見解析【能力挑戰(zhàn)區(qū)】1. (多選)我國成功研制的一輛高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車的模型車的車速已達(dá)到每小時500 km,可載5人。如圖所示就是磁懸浮的原理,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。

13、將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A上方的空中()A.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失B.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在C.如A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相同D.如A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相反【解析】選B、D。在線圈B放入磁場過程中,穿過線圈的磁通量從無到有,即磁通量發(fā)生了變化,在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于B線圈是用高溫超導(dǎo)材料制成的,電阻為零,故穩(wěn)定后感應(yīng)電流仍存在,B正確;B線圈受到向上的安培力而懸浮,將B看成小磁針,下端是N極,由安培定則判定B中感應(yīng)電流方向與

14、圖中所示的相反,故D正確。2.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi),有一個電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場,如圖所示,從ab進(jìn)入磁場時開始計時。(1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象。(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有,請判斷出感應(yīng)電流的方向;若無,請說明理由?！窘忸}指南】(1)磁通量隨時間變化可用=BS計算分析,注意分階段的S變化。(2)感應(yīng)電流的方向用右手定則或楞次定律進(jìn)行判斷?！窘馕觥烤€框穿過磁場的過程可分為三個階段:進(jìn)入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只

15、有cd邊在磁場中)。(1)線框進(jìn)入磁場階段:t為0,線框進(jìn)入磁場中的面積與時間成正比,S=lvt,最后為=BS=Bl2。線框在磁場中運動階段:t為,線框磁通量為=Bl2,保持不變。線框離開磁場階段:t為,線框磁通量線性減小,最后為零。磁通量隨時間變化的圖象如圖所示:(2)線框進(jìn)入磁場階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由右手定則可知,感應(yīng)電流方向為逆時針方向。線框在磁場中運動階段,穿過線框的磁通量保持不變,無感應(yīng)電流產(chǎn)生。線框離開磁場階段,穿過線框的磁通量減少,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。由右手定則可知,感應(yīng)電流方向為順時針方向。答案:(1)見解析(2)線框進(jìn)入磁場階段,感應(yīng)電流方向為逆時針方向;線框在磁場中運動階段,無感應(yīng)電流;線框離開磁場階段,感應(yīng)電流方向為順時針方向。