2020版高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 微型专题1 楞次定律的应用练习 沪科版选修3-2

2020版高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 微型专题1 楞次定律的应用练习 沪科版选修3-2

微型专题1　楞次定律的应用 考点一　楞次定律的重要结论 ‎1.如图1所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是(　　)‎ 图1‎ A.磁铁插向左环，横杆发生转动 B.磁铁插向右环，横杆发生转动 C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动 D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动 答案　B 解析　左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动.右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故B正确.‎ 7‎ ‎2.如图2所示，将一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放，经过磁铁到达位置Ⅱ，设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则 (　　)‎ 图2‎ A.T1＞mg，T2＞mg B.T1＜mg，T2＜mg C.T1＞mg，T2＜mg D.T1＜mg，T2＞mg 答案　A 解析　当环经过磁铁上端，穿过环的磁通量增加，圆环中的感应电流的磁场要阻碍其磁通量增加，所以磁铁对环有向上的斥力作用，由牛顿第三定律，环对磁铁有向下的斥力作用，使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力，即T1＞mg；同理，当环经过磁铁下端时，穿过环的磁通量减小，在圆环中产生的感应电流的磁场要阻碍其磁通量减小，所以磁铁对环有向上的吸引力作用，由牛顿第三定律，则环对磁铁有向下的吸引力作用，使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力，即T2＞mg，选项A正确.‎ ‎3.如图3所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是 (　　)‎ 图3‎ A.N先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B.N先大于mg后小于mg，运动趋势向左 C.N先小于mg后大于mg，运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg，运动趋势向右 答案　D 7‎ 解析　条形磁铁从线圈正上方由左向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右的运动趋势，后有向上和向右的运动趋势，故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势向右.故选D.‎ ‎4.如图4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 (　　)‎ 图4‎ A.同时向左运动，间距变大 B.同时向左运动，间距变小 C.同时向右运动，间距变小 D.同时向右运动，间距变大 答案　B 解析　磁铁向左运动，穿过两环的磁通量均增加.根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原磁通量增加，所以两者都向左运动.另外，两环产生的感应电流方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的，所以选项A、C、D错误，B正确.‎ ‎5.(多选)如图5所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则(　　)‎ 图5‎ A.若磁场方向竖直向上并增强，杆ab将向右移动 B.若磁场方向竖直向上并减弱，杆ab将向右移动 C.若磁场方向竖直向下并增强，杆ab将向右移动 D.若磁场方向竖直向下并减弱，杆ab将向右移动 答案　BD 解析　不管磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量变大，由楞次定律知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项B、D正确.‎ ‎6.如图6所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放在导轨上，形成闭合回路.当一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时，可动的两导体棒P、Q将 (　　)‎ 7‎ 图6‎ A.保持不动 B.相互远离 C.相互靠近 D.无法判断 答案　C 解析　效果法：四根导体组成闭合回路，当磁铁迅速接近回路时，不管是N极还是S极，穿过回路的磁通量都增加，闭合回路中产生感应电流，感应电流将阻碍原磁通量的增加，怎样来阻碍增加呢？可动的两根导体棒只能用减小回路面积的方法来阻碍原磁通量的增加，得到的结论是P、Q相互靠近，选项C正确.还可以用常规法，根据导体棒受磁场力的方向来判断.‎ ‎7.如图7所示，MN是一根固定在光滑水平面上的通电长直导线，电流方向向上，今将一矩形金属线框abcd放在导线上，ab边平行于MN，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为(　　)‎ 图7‎ A.受力向右 B.受力向左 C.受力向上 D.受力为零 答案　A 解析　金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化，则线框将向磁通量减小的方向运动，即向右移动，故A正确，B、C、D错误.‎ ‎8.如图8所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是(　　)‎ 图8‎ A.保持静止不动 B.逆时针转动 C.顺时针转动 D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向 答案　C 解析　根据题图所示电路，线框ab 7‎ 所处位置的磁场是水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少.Φ＝BSsin θ，θ为线圈平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化，则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大，而使穿过线圈的磁通量增加，则C正确.注意此题并不需要明确电源的极性.‎ ‎9.如图9所示，一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与线圈在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性线圈的面积S和橡皮绳的长度l将(　　)‎ 图9‎ A.S增大，l变长 B.S减小，l变短 C.S增大，l变短 D.S减小，l变长 答案　D 解析　当通电直导线中电流增大时，穿过金属线圈的磁通量增大，金属线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍原磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方法进行阻碍，故D正确.‎ ‎10.如图10所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则 (　　)‎ 图10‎ A.金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大 B.金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小 C.金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小 D.金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大 答案　B 解析　胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B 7‎ 的磁通量向下，且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的效果阻碍原磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线受到的拉力减小.故B正确，A、C、D错误.‎ 考点二　安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用 ‎11. (多选)绕有线圈的铁心直立在水平桌面上，铁心上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图11所示.线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起.则下列说法中正确的是(　　)‎ 图11‎ A.若保持开关闭合，则铝环不断升高 B.若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度 C.若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落 D.如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变 答案　CD 解析　铝环跳起是开关闭合时铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，故C、D正确.‎ ‎12.如图12所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　)‎ 图12‎ A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 答案　D 解析　金属杆PQ突然向右运动，则其速度v方向向右，由右手定则可得，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向为逆时针方向.PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，故圆环形金属线框T中为阻碍此变化，会产生垂直纸面向里的磁场，则T 7‎ 中感应电流方向为顺时针方向，D正确.‎ ‎13.(多选)如图13所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的金属棒ab的运动情况(两线圈共面放置)是 (　　)‎ 图13‎ A.向右匀速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向右加速运动 答案　BC 7‎