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

2022高中物理 第四章 電磁感應 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.關于感應電流,下列說法正確的是()A.根據(jù)楞次定律知:感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁通量B.感應電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C.感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向可能相同,也可能相反D.當導體切割磁感線運動時,必須用安培定則確定感應電流的方向【解題指南】解答本題要注意以下三點:(1)楞次定律的實質(zhì)是確定了感應磁場是要阻礙原磁場的變化。(2)若原磁場增大則感應磁場與原磁場反向;若原磁場減小則感應磁場與原磁場同向。(3)磁場與電流的關系用安培定則來確定?！窘馕觥窟xC。由楞次定律知,感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化,A錯誤;感應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電流,則感應電流的磁場方向與引起感應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電流,則感應電流的磁場與引起感應電流的磁場方向相反,阻礙磁通量的增加,C正確;導體切割磁感線運動時,應直接用右手定則確定感應電流的方向;若閉合回路磁通量變化,由楞次定律確定感應電流的磁場方向,然后用安培定則確定感應電流的方向,D錯誤。2.(2018·成都高二檢測) 如圖表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景,分析各圖中感應電流的方向,在導體中由ab的是()【解析】選A。以上四圖都屬于閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動的情景,應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線在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、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)上的感應電流方向為順時針方向C.金屬環(huán)向左側(cè)直導線靠近,則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向D.金屬環(huán)向右側(cè)直導線靠近,則環(huán)上的感應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)生感應電流的條件可知選項A、B錯誤;金屬環(huán)向左側(cè)直導線靠近,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,H>h,從線框開始下落到完全穿過磁場區(qū)的全過程中()A.線框中總有感應電流存在B.線框中感應電流方向是先順時針后逆時針C.線框中感應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H>h,當線框全部處于磁場區(qū)域內(nèi)時線框內(nèi)磁通量不變,線框中無感應電流,A錯誤;根據(jù)右手定則可知,線框進入磁場時感應電流是逆時針,線框離開磁場時感應電流是順時針,C正確,B錯誤;在C的基礎上結(jié)合左手定則可知,線框在進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.向左平動進入磁場B.向右平動離開磁場C.向上平動D.向下平動【解析】選A。當bc受力向下時,說明感應電流方向由b指向c,當向左進入磁場時,磁通量增加,感應電流的磁場方向應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】反向應用楞次定律的技巧有部分題目是知道感應電流的方向,而去確定磁場是如何變化的,這是反向應用楞次定律,應注意以下三點:(1)各個物理量之間的關系依然為楞次定律的關系。(2)各個物理量確定的先后關系有所變化。(3)物理量確定的難度比一般的應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為導體環(huán)。當A從如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速度發(fā)生變化時,B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應電流,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可能帶負電且轉(zhuǎn)速減小D.A可能帶負電且轉(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中感應電流與圖示方向相同,故A錯誤,B正確;若A帶負電,則穿過B環(huán)的磁場向外,當轉(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中感應電流方向與圖示方向相同,故C正確,D錯誤?！狙a償訓練】某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律。當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時,通過電流表的感應電流方向是 ()A.aGbB.先aGb,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:線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場方向向上。(4)應用安培定則可以判斷感應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,在載流直導線近旁固定有兩平行光滑導軌A、B,導軌與直導線平行且在同一水平面內(nèi),在導軌上有兩條可自由滑動的導體棒ab和cd。當載流直導線中的電流逐漸增強時,導體棒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cd相背運動,相互遠離【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,當把滑動變阻器的滑片P從右向左端滑動時,在線圈A中感應電流的方向是從_端流進電流表,從_端流出;在線圈B中感應電流的方向是從_端流進電流表,從_端流出。【解析】當滑片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強度減小。由楞次定律可知,線圈A、B中感應電流的磁場方向向左。再由右手螺旋定則可知,在線圈A中感應電流的方向是從a端流進電流表,從b端流出;在線圈B中感應電流的方向是從d端流進電流表,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S閉合時。(2)開關S閉合后。(3)開關S閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流增強。(4)開關S斷開時?！窘馕觥块_關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磁懸浮高速列車的模型車的車速已達到每小時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是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)。將超導圓環(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)生感應電流;當穩(wěn)定后,感應電流消失B.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應電流;當穩(wěn)定后,感應電流仍存在C.如A的N極朝上,B中感應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)生感應電流。由于B線圈是用高溫超導材料制成的,電阻為零,故穩(wěn)定后感應電流仍存在,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中感應電流方向與圖中所示的相反,故D正確。2.磁感應強度為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電流。若有,請判斷出感應電流的方向;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)感應電流的方向用右手定則或楞次定律進行判斷?！窘馕觥烤€框穿過磁場的過程可分為三個階段:進入磁場階段(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(只有cd邊在磁場中)。(1)線框進入磁場階段:t為0,線框進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)線框進入磁場階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應電流,由右手定則可知,感應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)生感應電流。由右手定則可知,感應電流方向為順時針方向。答案:(1)見解析(2)線框進入磁場階段,感應電流方向為逆時針方向;線框在磁場中運動階段,無感應電流;線框離開磁場階段,感應電流方向為順時針方向。