2019-2020学年高中物理第四章电磁感应3楞次定律课后检测含解析新人教版选修3-2

2019-2020学年高中物理第四章电磁感应3楞次定律课后检测含解析新人教版选修3-2

楞次定律 记一记 楞次定律知识体系 辨一辨 ‎1.感应电流的磁场总与原磁场方向相反．(×)‎ ‎2．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量．(×)‎ ‎3．右手定则即右手螺旋定则．(×)‎ ‎4．导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向．(√)‎ ‎5．凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断．(√)‎ ‎6．只要闭合回路中的一部分导体在磁场中运动，就一定会产生感应电流．(×)‎ 想一想 ‎1.“阻碍”与“阻止”的意义相同吗？‎ 提示：不相同，“阻碍”不是“阻止”，二者之间的程度不同．阻碍是使事情不能顺利发展，但还是向原来的方向发展了；阻止是使事情停止了，不再向原来的方向发展了．‎ ‎2．从因果关系区分三个定则 提示：(1)因电而生磁(I→B)，用安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)，用右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)，用左手定则．‎ ‎3．右手定则只能判断导体棒速度方向与磁场垂直的情况吗？‎ 提示：不是，不管导体棒速度方向与磁场是否垂直，均可用右手定则判断感应电流的方向，即在应用右手定则时，磁感线不一定垂直穿入掌心．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 练一练 ‎1.下列关于电磁感应现象的说法中正确的是(　　)‎ - 11 -‎ A．电磁感应现象是由奥斯特发现的 B．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向总与引起感应电流的磁场方向相同 C．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向总与引起感应电流的磁场方向相反 D．电磁感应现象中，感应电流的磁场方向可能与引起感应电流的磁场方向相同，也可能相反 解析：电磁感应现象是由法拉第发现的；在电磁感应现象中，感应电流的磁场总阻碍引起感应电流的磁通量的变化，磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，磁通量减少时，两者方向相同．因此，A、B、C说法错误，D项正确．‎ 答案：D ‎2．如图所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是(　　)‎ A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反 B．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的 C．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的 D．环在磁场中运动时，就已经有感应电流了 解析：将环拉出时，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律即可判断出感应电流的方向．将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是沿顺时针方向的，B项正确，A、C两项错误；另外，圆环在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，该情况无感应电流，故D项错误．‎ 答案：B ‎3．(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是(　　)‎ 解析：图A中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断B、C两项正确；D图中感应电流方向应垂直纸面向外．‎ 答案：BC ‎4．下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)‎ 解析：在导体ab上，A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向为b→a，D中电流方向为b→a，故A项正确．‎ 答案：A 要点一 楞次定律 - 11 -‎ ‎1．如图所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是(　　)‎ A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动 B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动 C．磁铁在线圈平面内顺时针转动 D．磁铁在线圈平面内逆时针转动 解析：当N极向纸内，S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A项正确；当N极向纸外，S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，感应电流方向为顺时针，B项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D两项错误．‎ 答案：A ‎2．如图所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置时(Ⅱ位置正好是细杆竖直的位置)，线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是(　　)‎ A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向 B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向 C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向 D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向 解析：本题关键是判定出Ⅰ、Ⅱ位置时磁通量的变化情况，线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中，沿磁场方向的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从右向左穿过线圈，根据安培定则，Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向；在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大，由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时，向右穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向右，阻碍它的减少，根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向，且知Ⅱ位置时感应电流为零，故D项正确．‎ 答案：D ‎3．如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流(　　)‎ A．沿abcd流动 B．沿dcba流动 C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动 D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动 - 11 -‎ 解析：矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反．由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少(为零)，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd，A项正确．‎ 答案：A 要点二 右手定则 ‎4.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则(　　)‎ A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 解析：根据右手定则可知导线框进入磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a，离开磁场时感应电流方向为a→b→c→d→a，所以A、B两项均错误，再根据左手定则知，C项错误，D项正确．‎ 答案：D - 11 -‎ ‎5．如图所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是(　　)‎ A．由A→B B．由B→A C．无感应电流 D．无法确定 解析：导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动而切割磁感线产生感应电流，根据右手定则可以判定流过R的电流方向为由A→B，故A项正确．‎ 答案：A ‎6．如图所示为闭合电路的一部分导体在磁极间运动的情形，图中导体垂直于纸面，a、b、c、d分别表示导体运动中的四个不同位置，箭头表示导体在相应位置上的运动方向，则导体中感应电流的方向垂直纸面向里时，导体的位置是(　　)‎ A．a　　　　　　　　　B．b C．c D．d 解析：导体切割磁感线产生感应电流，用右手定则判断a位置感应电流方向垂直纸面向里．‎ 答案：A 要点三 三定则一定律的综合应用 ‎7．(多选)两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是(　　)‎ A．CD内有电流通过，方向是D→C B．CD向左运动 C．磁场对CD作用力向左 D．磁场对AB作用力向左 解析：AB在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则判断可知电流的方向是B→A，AB起着电源作用，电流从A端流出，回路的电流方向是B→A→D→C→B，所以A是正确的．由左手定则可知D是正确的．‎ 答案：AD - 11 -‎ ‎8．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ A．向右加速运动 B．向左匀速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 解析：当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见A项错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以C项正确；同理可判断D项错误．PQ匀速运动时，MN中无感应电流，MN不受安培力，B项错误．‎ 答案：C 基础达标 ‎1.关于楞次定律，下列说法中正确的是(　　)‎ A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强 B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱 C．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 解析：楞次定律内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍的不是磁通量，而是磁通量的变化．‎ 答案：D ‎2．如图所示为一闭合导线环，磁场方向垂直环面向里，当磁感应强度随时间一直均匀增大时，顺着磁场方向看导线环中感应电流的方向是(　　)‎ A．一直逆时针 B．一直顺时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针 解析：磁感应强度随时间一直均匀增大时，方向向里，则由楞次定律可知，感应电流的磁场应向外，则由安培定则可知，感应电流方向一直逆时针，故A项正确，B、C、D三项错误．‎ 答案：A - 11 -‎ ‎3．某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中感应电流的方向是(　　)‎ A．始终顺时针 B．始终逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 解析：自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为顺时针；自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，则感应电流的磁场方向与之相同，即向上，故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为逆时针，C项正确．‎ 答案：C ‎4．如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)‎ A．向右摆动 B．向左摆动 C．静止不动 D．不能判定 解析：法一：“来拒去留”法．由于磁铁向右运动靠近铜环，由楞次定律的广义表述可知，铜环将向右运动而“阻碍”磁铁的靠近．‎ 法二：等效法．磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为如图甲所示的小磁针．显然，由于两磁体间的排斥作用，铜环将向右运动．‎ 法三：电流元受力分析法．如图乙所示，当磁铁向环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环的感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力向右．故A选项正确．‎ 答案：A ‎5．如图所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则(　　)‎ A．线框中有感应电流，且沿顺时针方向 B．线框中有感应电流，且沿逆时针方向 - 11 -‎ C．线框中有感应电流，但方向难以判断 D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流 解析：‎ 方法一：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流由a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向由c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是沿逆时针方向的．故B选项正确．‎ 方法二：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，由对称性可知合磁通量Φ＝0；当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，最后由安培定则判断感应电流沿逆时针方向，故B选项正确．‎ 答案：B ‎6．如图所示，a、b两个圆形导线环处于同一平面，当a环上的电键S闭合的瞬间，b环中的感应电流方向及b环受到的安培力方向分别为(　　)‎ A．顺时针，沿半径向外 B．顺时针，沿半径向里 C．逆时针，垂直纸面向外 D．逆时针，垂直纸面向里 解析：由图可知，在a环上的电键S闭合的瞬间，a环中电流的方向为逆时针，因为a环电流增大，由楞次定律判断出b环的感应电流方向为顺时针方向；根据异向电流相互排斥，可知，b环受到的安培力方向沿半径向外，即环b有扩张趋势，故A项正确，B、C、D三项错误．‎ 答案：A ‎7．(多选)如图所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属轨道，轨道与轨道平面内的圆形线圈P相连，要使在同一平面内所包围的小闭合线圈Q内产生顺时针方向的感应电流，导线ab的运动情况可能是(　　)‎ A．匀速向右运动 B．加速向右运动 C．减速向右运动 D．加速向左运动 解析：要使Q中产生电流，P中的感应电流必须是变化的，导体ab必须做变速运动，故A项错误；Q中产生顺时针电流，由“增反减同”知，P中感应电流有两种情况：‎ →故C、D两项正确，B项错误．‎ 答案：CD - 11 -‎ ‎8．(多选)如图所示，有一个闭合金属铜环放置在光滑水平的绝缘桌面上，铜环正上方有一个竖直的条形磁铁．则下列说法正确的是(　　)‎ A．磁铁迅速向下运动，铜环对桌面的压力增大 B．磁铁迅速向上运动，铜环有收缩的趋势 C．磁铁迅速向右运动，铜环向右平动 D．磁铁迅速向左运动，铜环对桌面的压力减小 解析：根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铜环内的磁通量增大，因此线圈做出的反应是面积有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铜环对桌面压力增大，同理，磁铁迅速向上运动，圆环有扩张的趋势，选项A正确，B项错误；当条形磁铁沿轴线竖直向左(或向右)迅速移动时，闭合铜环内的磁通量减小，因此铜环做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁运动，故减小了和桌面的挤压程度，从而使铜环对桌面压力减小．故C、D两项正确．‎ 答案：ACD ‎9．如图所示，圆形金属环放在水平桌面上，有一带正电的微粒以水平速度v贴近环的上表面距环心d处飞过，则带电微粒在飞过环的过程中，环中的感应电流方向是(　　)‎ A．始终沿顺时针方向 B．始终沿逆时针方向 C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向 D．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向 解析：带电微粒靠近圆环过程中，穿过圆环的磁通量方向垂直纸面向里并增加，由楞次定律知，圆环中将产生逆时针方向的感应电流，当微粒远离圆环时，穿过圆环的磁通量方向垂直纸面向里并减少，圆环中产生顺时针方向的感应电流，D项正确．‎ 答案：D ‎10．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，I－t图象如图乙所示．规定沿长直导线方向向上的电流为正．关于0～T时间内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是(　　)‎ A．由顺时针方向变为逆时针方向 B．由逆时针方向变为顺时针方向 C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向 解析：0～时间内，直导线中向上的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时针方向的感应电流.～ - 11 -‎ 时间内，直导线中向上的电流减小，通过线框中的磁通量减少，线框中产生顺时针方向的感应电流；同样判断出～T、T～T时间内的感应电流方向分别为顺时针和逆时针，故选D.‎ 答案：D 能力达标 ‎11．一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图所示．当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是(　　)‎ A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流 B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行 C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行 D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行 解析：ab棒右移时，切割磁感线．根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b.此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如图所示，所以流过R1、R2的电流方向由上而下，故D项正确．‎ 答案：D ‎12．如图所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为(　　)‎ A．内环顺时针，外环逆时针 B．外环顺时针，内环逆时针 C．内、外环均为顺时针 D．内、外环均为逆时针 解析：当磁场增强时，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强，其方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可得，回路中的感应电流方向为：外环逆时针，内环顺时针，A项正确．‎ 答案：A ‎13．如图所示，在两根平行长直导线M、N 中，通入同方向同大小的电流，导线框abcd 和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自左向右在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向为(　　)‎ A．沿abcda不变 B．沿adcba不变 C．由abcda变成adcba D．由adcba变成abcda - 11 -‎ 解析：根据安培定则和磁场的叠加原理判断得知，在中线右侧磁场向外，左侧磁场向里．当导线框位于中线左侧运动时，磁场向里，磁通量减小，根据楞次定律可以知道，感应电流方向为abcda；当导线框经过中线，磁场方向先向里，后向外，磁通量先向里减小，后向外增加，根据楞次定律，可以知道感应电流方向为abcda；当导线框位于中线右侧运动时，磁场向外，磁通量增加，根据楞次定律可以知道，感应电流方向为abcda；所以A选项是正确的．‎ 答案：A ‎14．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；当闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．然后按图乙所示，将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路．‎ ‎(1)S闭合后，将螺线管A(原线圈)插入螺线管B(副线圈)的过程中，电流表的指针将如何偏转？‎ ‎(2)螺线管A放在B中不动时，指针如何偏转？‎ ‎(3)螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将如何偏转？‎ ‎(4)螺线管A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将如何偏转？‎ 解析：根据题图甲知：当闭合开关S时，电流表指针左偏．‎ ‎(1)S闭合后，螺线管A中有电流通过，产生磁场，插入螺线管B的过程中，螺线管B的磁通量变大，螺线管B中感应电流的磁场会阻碍原磁场的变大，产生与题图甲中方向相反的电流，指针向右偏．‎ ‎(2)螺线管A放在B中不动时，磁通量不发生变化，指针不偏转．‎ ‎(3)滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流变大，磁场变强，磁通量变大，B中产生与题图甲中方向相反的电流，指针向右偏．‎ ‎(4)突然断开开关S，电流减小，磁场减弱，磁通量变小，B中产生与题图甲中方向相同的电流，指针向左偏．‎ 答案：(1)向右偏转　(2)不偏转　(3)向右偏转 ‎(4)向左偏转 - 11 -‎