新教材高中物理課時評價4楞次定律含解析魯科版選擇性必修第二冊

PAGE10-楞次定律(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1.關(guān)于感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向，下列描述正確的是 ()【解析】選B。導(dǎo)體ad向右切割磁感線時，磁場的方向向下，由右手定則可知，導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿adcba方向的感應(yīng)電流，故A錯誤；磁鐵通過圖示位置向下插時，線圈內(nèi)磁場的方向向下增大，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿ba方向的感應(yīng)電流，故B正確；閉合電路穩(wěn)定后線圈內(nèi)的磁場不變，根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，電路中沒有感應(yīng)電流，所以G表示數(shù)為零，故C錯誤；通有恒定電流的長直導(dǎo)線和閉合線圈在同一豎直面內(nèi)，線圈向上平移時，線圈中的磁通量保持不變，所以不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯誤。2.如圖所示，兩個很輕的鋁環(huán)a、b，環(huán)a閉合，環(huán)b不閉合，a、b環(huán)都固定在一根可以繞O點自由轉(zhuǎn)動的水平細桿上，此時整個裝置靜止。下列選項正確的是 ()A.條形磁鐵N極垂直環(huán)a靠近a，環(huán)a將靠近磁鐵B.條形磁鐵S極垂直環(huán)a遠離a，環(huán)a將不動C.條形磁鐵N極垂直環(huán)b靠近b，環(huán)b將靠近磁鐵D.條形磁鐵S極垂直環(huán)a靠近a，環(huán)a將遠離磁鐵【解析】選D。當條形磁鐵N極垂直a環(huán)靠近a時，穿過a環(huán)的磁通量增加，a環(huán)閉合產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵對a環(huán)產(chǎn)生安培力，阻礙兩者相對運動，a環(huán)將遠離磁鐵，故A錯誤；使條形磁鐵S極垂直a環(huán)遠離a時，穿過a環(huán)的磁通量減小，a環(huán)閉合產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵對a環(huán)產(chǎn)生安培力，阻礙兩者相對運動，a向著磁鐵運動，故B錯誤；當條形磁鐵N極垂直b環(huán)靠近b時，b環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵對b環(huán)沒有安培力作用，b環(huán)將靜止不動，故C錯誤；當條形磁鐵S極垂直a環(huán)靠近a時，穿過a環(huán)的磁通量增加，a環(huán)閉合產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵對a環(huán)產(chǎn)生安培力，阻礙兩者相對運動，a環(huán)將遠離磁鐵，故D正確。3.如圖所示，四根長度、內(nèi)徑均相同的空心圓管豎直放置，把一枚磁性很強的直徑略小于管的內(nèi)徑的小圓柱形永磁體，分別從四根圓管上端靜止釋放，空氣阻力不計，下列說法正確的是 ()A.小磁體在四根圓管中下落時間相同B.小磁體在甲管中下落時間最短C.小磁體在乙、丙、丁三管中下落時間相同D.小磁體在丙管中下落時間最短【解析】選C。甲管為無縫銅管，小磁體下落時，產(chǎn)生電磁感應(yīng)，阻礙小磁體的運動，乙有豎直裂縫的銅管，則小磁體在銅管中下落時，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，下落的加速度等于g。丙和丁管為絕緣體，不產(chǎn)生電磁感應(yīng)，對小磁體沒有阻礙作用。所以磁體穿越甲管的時間比穿越其他三個管的時間長。故C正確，A、B、D錯誤。4.如圖所示，在水平放置的條形磁鐵N極附近，一個閉合線圈向下運動并始終保持水平。在位置B，N極附近的磁感線正好與線圈平面平行。從上往下看，下列說法正確的是 ()A.線圈從A向B運動過程中，線圈中產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流B.線圈從B向C運動過程中，線圈中產(chǎn)生逆時針感應(yīng)電流C.線圈經(jīng)過B位置時，線圈中的磁通量達到最大值D.線圈從A向C運動過程中，線圈中一直沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】選B。線圈從A向B運動過程中，穿過線圈的磁通量減小，磁場方向斜向上，據(jù)楞次定律判斷可知：線圈中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，故A錯誤；線圈從B向C運動過程中，穿過線圈的磁通量增大，磁場方向斜向下，據(jù)楞次定律判斷可知：線圈中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，故B正確；線圈經(jīng)過B位置時，磁場和線圈平行，磁通量為零，故C錯誤；線圈從A向C運動過程中，線圈中都有沿逆時針方向的電流，故D錯誤。5.如圖所示，長直導(dǎo)線中通有向右的電流I，金屬線圈①與直導(dǎo)線垂直放置于其正下方，線圈②中心軸線與直導(dǎo)線重合，線圈③直徑與直導(dǎo)線重合，線圈④與直導(dǎo)線共面放置于其正下方。在電流I均勻增大的過程中 ()A.從左向右看，線圈①中產(chǎn)生順時針方向電流B.從左向右看，線圈②中產(chǎn)生逆時針方向電流C.正視線圈③中產(chǎn)生逆時針方向電流D.正視線圈④中產(chǎn)生逆時針方向電流【解析】選D。電流的方向向右，由安培定則可知，線圈①與②的方向與磁場的方向平行，所以穿過線圈①、②的磁通量始終都等于0；③上下兩側(cè)的磁場大小是對稱的，但方向相反，所以穿過線圈③的磁通量也始終等于0；根據(jù)安培定則可知，穿過線圈④的磁通量的方向向里；由于穿過線圈①②③的磁通量都始終為0，所以電流增大時，穿過線圈①②③的磁通量都沒有變化，所以都不產(chǎn)生感應(yīng)電流，穿過線圈④的磁通量的方向向里，當電流增大時，穿過線圈④的磁通量向里增大，由楞次定律可知，線圈④中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流。故D正確，A、B、C錯誤。6.如圖，使一個銅盤繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動，且假設(shè)摩擦等阻力不計，轉(zhuǎn)動是勻速的?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則 ()A.銅盤轉(zhuǎn)動將變慢B.銅盤轉(zhuǎn)動將變快C.銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動D.銅盤轉(zhuǎn)動速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來決定【解題指南】解答本題可從以下兩個方面考慮：(1)此時的銅盤是一個閉合電路，在磁場中做切割磁感線運動，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)通電導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用，根據(jù)電流方向和磁場方向，利用左手定則來確定導(dǎo)體的受力方向，從而可以判斷銅盤的轉(zhuǎn)動速度怎樣變化?！窘馕觥窟xA。假設(shè)蹄形磁鐵的上端為N極，下端為S極，銅盤順時針轉(zhuǎn)動。根據(jù)右手定則可以確定此時銅盤中的感應(yīng)電流方向是從盤心指向邊緣。通電導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用，根據(jù)感應(yīng)電流的方向和磁場的方向，利用左手定則可以確定磁場對銅盤的作用力的方向是沿逆時針方向，其受力方向與銅盤的轉(zhuǎn)動方向相反，所以銅盤的轉(zhuǎn)動速度將減小。無論怎樣假設(shè)，銅盤的受力方向始終與轉(zhuǎn)動方向相反。同時，轉(zhuǎn)動過程中，機械能轉(zhuǎn)化為電能，所以轉(zhuǎn)得慢了。故A正確，B、C、D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】如圖所示，用一根長為L、質(zhì)量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點連接并懸掛于O點，懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場，且d0?L。先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和摩擦力，下列說法正確的是()A.金屬線框進入磁場時感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→aB.金屬線框離開磁場時感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→aC.金屬線框從右向左穿過磁場后，線框能擺至原高度D.向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右；向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左【解析】選D。金屬線框進入磁場時，由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電流，根據(jù)楞次定律判斷電流的方向為a→d→c→b→a，故A錯誤。金屬線框離開磁場時由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電流，根據(jù)楞次定律判斷電流的方向為a→b→c→d→a，故B錯誤。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒，線框每次經(jīng)過邊界時都會消耗機械能，故金屬線框不能擺至原高度，故C錯誤。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力總是阻礙物體與磁場之間的相對運動，所以向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右；向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左，故D正確。二、非選擇題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標明單位)7.(10分)將矩形線圈垂直于磁場方向放在勻強磁場中，如圖所示。求：(1)將線圈上下平移時，感應(yīng)電流的方向。(2)將線圈前后平移時，感應(yīng)電流的方向。(3)以AF為軸轉(zhuǎn)動時(小于90°)，感應(yīng)電流方向。(4)以AC為軸轉(zhuǎn)動時(小于90°)，感應(yīng)電流方向。(5)沿任意方向移出磁場時，感應(yīng)電流方向。【解析】根據(jù)楞次定律的內(nèi)容，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化。上下、前后平移線圈時，磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；分別以AF、AC為軸轉(zhuǎn)動時，磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向都為A-F-D-C-A；沿任意方向移出磁場時，原磁通量減小，感應(yīng)電流的方向為A-F-D-C-A。答案：(1)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生(2)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生(3)AFDCA(4)AFDCA(5)AFDCA8.(14分)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖所示。已知線圈由a端開始繞至b端，當電流從電流計G右端流入時，指針向右偏轉(zhuǎn)。將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)。(1)在圖中L上畫上幾匝線圈，以便能看清線圈繞向。(2)當條形磁鐵穿過線圈L后，向下遠離L時，指針將指向_________。

(3)當條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠離L時，指針將指向_________。(以上兩空均選填“左側(cè)”“右側(cè)”或“中央”)

【解析】(1)將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，穿過L的磁場向下，磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，感應(yīng)電流磁場應(yīng)該向上，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，電流從電流計右端流入，由安培定則可知線圈繞向如圖。(2)當條形磁鐵穿過線圈L后，向下遠離L時，穿過L的磁通量向下，磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場應(yīng)向下，指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)當條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠離L時，穿過L的磁通量向上，磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場應(yīng)向上，指針向右偏轉(zhuǎn)。答案：(1)見解析(2)左側(cè)(3)右側(cè)(15分鐘·40分)9.(7分)矩形導(dǎo)線框abcd與長直導(dǎo)線MN放在同一水平面上，ab邊與MN平行。導(dǎo)線中通入電流方向如圖所示，當MN中的電流減小時，下列說法正確的是 ()A.導(dǎo)線框abcd有逆時針的感應(yīng)電流B.MN所受線框給它的作用力向右C.導(dǎo)線框所受的安培力的合力向右D.bc、ad兩邊均不受安培力的作用【解析】選B。直導(dǎo)線中通有向上減小的電流，根據(jù)安培定則，知通過線框的磁場方向垂直紙面向里，且減小，根據(jù)楞次定律，知感應(yīng)電流的方向為順時針方向，故A錯誤。根據(jù)左手定則，知ab邊所受安培力方向水平向左，cd邊所受安培力方向水平向右，離導(dǎo)線越近，磁感應(yīng)強度越大，所以ab邊所受的安培力大于cd邊所受的安培力，則線圈所受安培力的合力方向向左，因此MN所受線框給它的作用力向右，故B正確，C錯誤。根據(jù)A選項分析，可知，依據(jù)左手定則，則bc、ad兩邊均受安培力的作用，故D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】如圖，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點，將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中 ()A.感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針再逆時針B.感應(yīng)電流方向均為逆時針C.圓環(huán)受到的安培力方向先水平向左后水平向右D.圓環(huán)受到的安培力方向先水平向右后水平向左【解析】選A。銅制圓環(huán)在由a開始運動至中線左側(cè)時，磁通量先向里并增大，銅制圓環(huán)感應(yīng)電流的磁場向外，感應(yīng)電流為逆時針；從圓環(huán)右側(cè)開始越過中線到有一半越過中線過程中，因向里的磁通量較大，故磁通量向里減小，而一半越過中線時，磁通量達到最小，然后再向右運動過程中，向外的磁通量增大，故總磁通量向外增大；所以由楞次定律可知，越過中心的全過程中，銅制圓環(huán)感應(yīng)電流的磁場向里，感應(yīng)電流為順時針；當圓環(huán)全部越過最低點以后，銅制圓環(huán)內(nèi)磁通量向外并減小，所以銅制圓環(huán)感應(yīng)電流的磁場向外，感應(yīng)電流為逆時針；再看安培力方向，由于磁感應(yīng)強度在豎直方向均勻分布，把銅環(huán)分成若干份，則可知，對稱的一小段在豎直方向的安培力是大小相等，方向相反的，故合力方向始終沿水平方向向左，故A正確，B、C、D錯誤。10.(7分)(多選)如圖所示，多匝線圈繞在鐵芯上與水平金屬導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌的電阻不計，導(dǎo)軌間存在豎直向上的勻強磁場，導(dǎo)軌上放一導(dǎo)體棒ab，與水平金屬軌道接觸良好。鐵芯左側(cè)用一輕繩懸掛一單匝銅線圈c，線圈c的平面垂直于鐵芯，下列敘述正確的是 ()A.導(dǎo)體棒ab向右做勻速運動時，金屬線圈c向右擺動B.導(dǎo)體棒ab向左做加速運動時，金屬線圈c向左擺動C.導(dǎo)體棒ab向右做加速運動時，金屬線圈c向左擺動D.導(dǎo)體棒ab向右做減速運動時，金屬線圈c向左擺動【解析】選B、C。導(dǎo)體棒ab向右做勻速運動時，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，螺線管產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的，穿過c的磁通量不變，c中沒有感應(yīng)電流，故A錯誤；導(dǎo)體棒ab向左做加速運動時，根據(jù)右手定則判斷得到ab中電流的方向向上，由E=BLv可知感應(yīng)電動勢增大，則感應(yīng)電流也增大，螺線管產(chǎn)生方向向左的磁場增強，穿過c的向左的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生感應(yīng)電流將阻礙c中磁通量的增大，所以環(huán)c向左運動，故B正確；導(dǎo)體棒ab向右做加速運動時，根據(jù)右手定則判斷得到ab中電流的方向向下，由E=BLv可知感應(yīng)電動勢增大，則感應(yīng)電流也增大，螺線管產(chǎn)生方向向右的磁場增強，穿過c的向右的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生感應(yīng)電流將阻礙c中磁通量的增大，所以環(huán)c向左運動，故C正確；導(dǎo)體棒ab向右做減速運動時，根據(jù)右手定則判斷得到ab中電流的方向向下，由E=BLv可知感應(yīng)電動勢減小，則感應(yīng)電流也減小，螺線管產(chǎn)生方向向右的磁場減小，穿過c的磁通量減小，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生感應(yīng)電流將阻礙c中磁通量的減小，所以環(huán)c向右運動，故D錯誤。【補償訓(xùn)練】(多選)如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動，若線圈和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不能忽略，從上向下看，當磁鐵逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，則 ()A.線圈將逆時針勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.線圈將逆時針勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速一定比磁鐵轉(zhuǎn)速小C.從圖示位置磁鐵開始轉(zhuǎn)動時，線圈abcd中的感應(yīng)電流的方向是abcdaD.在磁鐵不斷轉(zhuǎn)動的過程中，線圈abcd中感應(yīng)電流的方向一定會發(fā)生改變【解析】選B、C、D。根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，則導(dǎo)致線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但快慢不一，線圈的轉(zhuǎn)速一定比磁鐵轉(zhuǎn)速小，故A錯誤，B正確；從圖示位置磁鐵開始轉(zhuǎn)動時，線圈abcd中穿向紙面向里的磁通量增大，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcda，故C正確；在磁鐵不斷轉(zhuǎn)動的過程中，導(dǎo)致線圈abcd中磁通量一會兒正向穿過增大或減小，一會兒反向穿過增大或減小，所以感應(yīng)電流的方向一定會發(fā)生改變，故D正確。11.(7分)如圖所示，水平放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)，條形磁鐵中心線與圓環(huán)的軸線重合?，F(xiàn)將圓環(huán)沿半徑向外均勻擴大，則 ()A.穿過圓環(huán)的磁通量增大B.圓環(huán)中無感應(yīng)電流C.從左往右看，圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流D.圓環(huán)受到磁鐵的作用力沿半徑向外【解題指南】解答本題可從以下兩個方面考慮(1)磁感線是閉合曲線，在磁鐵外部，從N極出發(fā)進入S極；在磁鐵內(nèi)部，從S極指向N極。(2)圖中，磁鐵內(nèi)部穿過線圈的磁感線方向向右，磁鐵外部，穿過線圈的磁感線方向向左，與內(nèi)部的磁通量抵消一部分，根據(jù)線圈面積大小，抵消多少來分析磁通量變化情況?！窘馕觥窟xC。磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部穿過線圈的磁感線條數(shù)等于外部所有磁感線的總和，圖中內(nèi)部磁感線比外部多。外部的磁感線與內(nèi)部的磁感線方向相反，外部的磁感線將內(nèi)部抵消?，F(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大