第四章第3节 楞次定律.docx

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第四章第3节楞次定律

第四章第3节　楞次定律

「基础达标练」

1.（多选）如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形．则该磁场（　　）

A．逐渐增强，方向向外

B．逐渐增强，方向向里

C．逐渐减弱，方向向外

D．逐渐减弱，方向向里

解析：

选CD　回路变为圆形，面积增大，说明闭合回路的磁通量减少，所以磁场逐渐减弱，而磁场方向可能向外，也可能向里，故选项C、D正确．

2．（多选）如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是（　　）

解析：

选CD　先根据楞次定律“来拒去留”判断线圈的N极和S极，A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确．

3．（多选）（2019·宁波诺丁汉大学附中模拟）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作用下向右运动时，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C

B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D

C．磁场对导体棒CD的作用力向左

D．磁场对导体棒CD的作用力向右

解析：

选BD　AB切割磁感线产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流由C到D，A选项错误，B选项正确；感应电流流过CD，导体棒CD受到安培力作用，根据左手定则可知，安培力向右，C选项错误，D选项正确．

4．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合电键后，实验现象为（　　）

A．将原线圈迅速拔出副线圈的过程中，电流计指针将向右偏

B．将原线圈迅速拔出副线圈的过程中，电流计指针将不会发生偏转

C．副线圈位置保持不动时，将滑动变阻器滑片向右移动时，电流计指针将不会偏转

D．副线圈位置保持不动时，将滑动变阻器滑片向右移动时，电流计指针将向左偏转

解析：

选D　当在闭合电键时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过大线圈磁通量增加时，电流计指针向右偏转．将原线圈迅速拔出副线圈时，穿过线圈的磁通量减小，电流表指针向左偏转，故A、B错误；副线圈位置保持不动时，将滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，原线圈电路电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏转，故D正确，C错误．

5．大小不等的两导电圆环P、Q均固定在水平桌面上，Q环位于P环内．在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，则（　　）

A．P环内有顺时针方向的感应电流

B．P环内有逆时针方向的感应电流

C．Q环内有顺时针方向的感应电流

D．Q环内有逆时针方向的感应电流

解析：

选B　在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，故穿过两环间的磁通量在增大，根据楞次定律可知，P环中的感应电流方向逆时针，Q环中磁通量始终为零，没有感应电流，B选项正确．

6．如图所示，固定的水平长直导线中通有直流电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中（　　）

A．穿过线框的磁通量保持不变

B．线框中感应电流方向保持不变

C．线框所受安培力的合力为零

D．线框的机械能不断增大

解析：

选B　线框下落过程中，穿过线框的磁通量减小，选项A错误；由楞次定律可判断出感应电流方向一直沿顺时针方向，选项B正确；线框受到的安培力的合力竖直向上，但小于重力，则合力不为零，选项C错误；在下落过程中，安培力对线框做负功，则其机械能减小，选项D错误．

7.（2019·荆州中学模拟）如图所示的电路中，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，在穿过水平放置的方形导线框的过程中，下列判断正确的是（　　）

A．磁铁经过图中位置1时，线框中感应电流沿abcd方向，经过位置2时沿adcb方向

B．磁铁经过图中位置1时，线框中感应电流沿adcb方向，经过位置2时沿abcd方向

C．磁铁经过位置1和2时，感应电流都沿abcd方向

D．磁铁经过位置1和2时，感应电流都沿adcb方向

解析：

选A　磁铁经过图中位置1时，线框中向下的磁通量增大，根据楞次定律可知，线框中感应电流为abcd方向，同理，经过位置2时，线框中向下的磁通量减小，感应电流为adcb方向，A选项正确．

8．如图所示为“跳环实验”的实验装置，将一个带较长铁芯的线圈L、开关S和直流电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻沿铁芯竖直跳起一定高度，待电路稳定又落下来．某同学由此实验受到启发，设想在此实验的基础上进行改进，使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，下列哪种方案可能实现他的设想（　　）

A．增大直流电源的电压

B．选用匝数更多的线圈

C．把直流电源换成交流电源

D．选用质量较小的金属套环

解析：

选C　增大直流电源的电压，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故A错误；选用匝数更多的线圈，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故B错误；把直流电源换成交流电源，则在线圈中始终有感应电流产生，则套环总受安培力作用，这样可以使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，故C正确；选用质量较小的金属套环，同样在套环中产生的感应电流，只是跳起更高，但还会掉下来，故D错误．故选C.

「能力提升练」

1．如图所示，四组同学分别制作探究电磁感应现象的实验装置，在一根较长的铁钉上用漆包线绕了两圈a和b，将与线圈b相连的cd段漆包线水平置于小磁针的正上方，小磁针静止放在水平桌面上，若某一组同学在闭合开关S瞬间，从上向下俯视看，小磁针N极顺时针偏转，那么该组同学是用了下面哪组装置（　　）

A.

B.

C.

D.

解析：

选B　当开关接通瞬间，线圈b中没有电源，当开关闭合时，线圈b中没有电流，则线圈a中不会产生磁通量变化，因此均不导致小磁针N极转动，故A、C、D错误；电池通电的瞬间，线圈a中产生电流，根据安培定则，结合楞次定律，电流的方向由c到d，cd导线下方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸内偏转，S极向纸外偏转，那么从上向下俯视看，小磁针N极顺时针偏转，故B正确．

2．航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示．合上开关S的瞬间，处于线圈左侧的金属环被弹射出去．则下列说法正确的是（　　）

A．开关S合上瞬间，从右向左看环中有逆时针方向感应电流

B．金属环向左运动过程中将有收缩趋势

C．若将电池正负极调换后，金属环不能向左弹射

D．若将金属环置于线圈的右侧，环将向右弹射

解析：

选D　线圈中电流为左侧流入，磁场方向为向右，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，金属环的感应电流由右侧看为顺时针，故A错误；金属环向左运动过程中，穿过线圈的磁通量减小，则由楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，故金属环的面积有扩张的趋势，故B错误；电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故C错误；若金属环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右弹射，故D正确．

3.（多选）如图所示，在匀强磁场中，放着一个平行导轨与线圈相连接，要使放在D中的A线圈（A、D两线圈共面）各处受到沿半径指向圆心的力，则金属棒MN的运动情况可能是（　　）

A．加速向右运动

B．加速向左运动

C．减速向右运动

D．减速向左运动

解析：

选AB　要使线圈A受到沿半径指向圆心的力，也就是线圈具有收缩的趋势，企图通过收缩使面积减小以阻碍其磁通量的变化，显然A线圈的原磁通量是增加的，这样D中感应电流产生的磁场应该增大，即MN必须向左或向右做加速运动．故选AB.

4．利用如图所示的电路研究楞次定律，闭合电键S后，将线圈A插入线圈B中时，发现电流计G的指针向左偏一下，则下列判断正确的是（　　）

A．闭合或断开电键S时，电流计的指针均向左偏

B．闭合电键S后，向左移动滑动触头P，电流计的指针向右偏

C．调换电源极性后，闭合电键S，电流计的指针右偏

D．调换电源极性后，向左移动滑动触头P，电流计的指针向左偏

解析：

选C　闭合开关，将线圈A插入线圈B中时，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏．当断开电键S时穿过线圈B的磁通量减小，则感应电流的方向相反，电流计的指针向右偏，故A错误；当闭合电键，A插进B后保持不动，再将滑动变阻器的触头P迅速向左移动，磁场方向不变，而导致穿过线圈B的磁通量增大，则灵敏电流计指针将向左偏转，故B错误；调换电源极性后，闭合电键S，原线圈内的电流的方向相反，则感应电流磁场的方向相反，所以产生的感应电流的方向相反，则电流计的指针右偏，故C正确；调换电源极性后，闭合电键S，原线圈内的电流的方向相反，所以将滑动变阻器的触头P迅速向左移动，磁场方向相反，而导致穿过线圈B的磁通量增大，则灵敏电流计指针将向右偏转，故D错误．

5．如图所示，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的电流方向．

解析：

当S闭合时：

①研究的回路是ABCD，穿过回路的磁场是电流I产生的磁场，方向（由安培定则判知）垂直于纸面向里如图所示，且磁通量增加．

②由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相反，即方向垂直于纸面向外．

③由安培定则判知线圈ABCD中感应电流方向是A→B→C→D→A.

当S断开时：

①研究的回路仍是线圈ABCD，穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场，方向（由安培定则判知）垂直于纸面向里，且磁通量减少．

②由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相同，即方向垂直于纸面向里．

③由安培定则判知感应电流方向是A→D→C→B→A.

答案：

S闭合时，感应电流方向为A→B→C→D→A，

S断开时，感应电流方向为A→D→C→B→A

6．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，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．

（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）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，Φ＝BS＝Blvt最后为Φ＝BS＝Bl2.

②线框在磁场中运动阶段：

t为

～

，线框磁通量为Φ＝Bl2，保持不变．

③线框离开磁场阶段：

t为

～

，Φ＝Bl[l－（vt－2l）]＝Bl（3l－vt）线框磁通量线性减小，最后为零．

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