【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：2.1 楞次定律提能作業(yè)習(xí)題

第二章1.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1.(2023·重慶銅梁一中高二期末)對楞次定律的理解下面說法中不正確的是(C)A．應(yīng)用楞次定律本身只能確定感應(yīng)電流的磁場方向B．應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向后，再由安培定則確定感應(yīng)電流的方向C．楞次定律中“阻礙”二字的含義是指感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反D．楞次定律所說的“阻礙”是指阻礙原磁場的變化，因而感應(yīng)電流的磁場方向也可能與原磁場方向相同解析：應(yīng)用楞次定律本身只能確定感應(yīng)電流的磁場方向，故A正確，不符合題意要求；應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向后，再由安培定則確定感應(yīng)電流的方向，故B正確，不符合題意要求；感應(yīng)電流的磁場方向總是阻礙原磁場的變化，方向可能與原磁場方向相同，可能相反，故C錯誤，符合題意要求；D正確，不符合題意要求。故選C。2．(2023·東濱州高二期末)某實驗小組用如圖實驗裝置驗證楞次定律。條形磁鐵自上而下穿過固定線圈，下列說法正確的是(C)A．條形磁鐵進(jìn)入線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從負(fù)極進(jìn)入電流表B．條形磁鐵離開線圈時，線圈產(chǎn)生的電流從正極進(jìn)入電流表C．條形磁鐵進(jìn)入線圈時，線圈施加給磁鐵的力向上D．條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力向下解析：當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量大小增加，根據(jù)楞次定律，可知，線圈產(chǎn)生的電流從正極進(jìn)入電流表，A錯誤；當(dāng)條形磁鐵離開線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量大小減小，根據(jù)楞次定律，可知，線圈產(chǎn)生的電流從負(fù)極進(jìn)入電流表，B錯誤；根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入線圈時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的對條形磁鐵的運動有阻礙作用，可知線圈施加給磁鐵的力向上，C正確；根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)條形磁鐵離開線圈時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的對條形磁鐵的運動有阻礙作用，可知線圈施加給磁鐵的力向上，D錯誤。故選C。3．(多選)金屬圓環(huán)P中通有逆時針電流，將另一直徑可變、通有逆時針電流的圓環(huán)Q放在圓環(huán)P的不同位置處，如圖所示，下列說法正確的是(AC)A．甲圖中Q有向左運動并擴(kuò)大的趨勢B．乙圖中Q有向左運動并縮小的趨勢C．丙圖中Q有擴(kuò)大的趨勢D．丁圖中Q有擴(kuò)大的趨勢解析：根據(jù)同向電流相互吸引和右手螺旋定則可以判斷甲圖中Q有向左運動并擴(kuò)大的趨勢，丙圖中Q有擴(kuò)大的趨勢，AC正確，B、D錯誤。故選AC。4．如圖所示，一個金屬圓盤安裝在豎直的轉(zhuǎn)動軸上，置于蹄形磁鐵之間，兩塊銅片A、O分別與金屬盤的邊緣和轉(zhuǎn)動軸接觸。若使金屬盤按圖示方向(俯視順時針方向)轉(zhuǎn)動起來，下列說法正確的是(B)A．電阻R中有Q→R→P方向的感應(yīng)電流B．電阻R中有P→R→Q方向的感應(yīng)電流C．穿過圓盤的磁通量始終沒有變化，電阻R中無感應(yīng)電流D．調(diào)換磁鐵的N、S極同時改變金屬盤的轉(zhuǎn)動方向，R中感應(yīng)電流的方向也會發(fā)生改變解析：對圓盤來說，從圓心到邊緣可以理解成為有無數(shù)根輻向分布的導(dǎo)體，每根導(dǎo)體都與負(fù)載電阻R構(gòu)成閉合電路，每根導(dǎo)體都處在蹄形磁鐵形成的磁場中，當(dāng)圓盤按圖示方向轉(zhuǎn)動時，根據(jù)右手定則，可知產(chǎn)生由圓心到邊緣的感應(yīng)電流，即電阻R中有P→R→Q方向的感應(yīng)電流，故A、C錯誤，B正確；當(dāng)調(diào)換磁鐵的N、S極同時改變金屬盤的轉(zhuǎn)動方向，根據(jù)右手定則，可判定R中感應(yīng)電流的方向不變，D錯誤。5.(多選)如圖所示，在一固定的條形磁鐵上方有一鐵圈，讓鐵圈由靜止自由落下，若下落過程中鐵圈始終水平，不計空氣阻力，關(guān)于鐵圈下落過程下列說法正確的是(AD)A．鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度B．鐵圈的加速度始終大于重力加速度C．整個下落過程中，鐵圈中的電流方向始終不變D．若把鐵圈換成塑料圈，下落相同高度所需的時間變短解析：由楞次定律可知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵間的相對運動，在鐵圈靠近磁鐵的過程中為阻礙鐵圈的靠近，線圈對磁鐵的作用力豎直向上，在線圈穿過磁鐵遠(yuǎn)離的過程中，為阻礙鐵圈的遠(yuǎn)離，磁鐵對線圈的作用力豎直向上，則在整個過程中，磁鐵對線圈的作用力始終豎直向上，加速度小于或等于g，當(dāng)鐵圈下落到磁鐵中間位置時，加速度等于重力加速度，A正確，B錯誤；由圖示可知，在鐵圈下落過程中，穿過鐵圈的磁場方向向上，在鐵圈靠近磁鐵時，穿過鐵圈的磁通量變大，在鐵圈遠(yuǎn)離磁鐵時穿過鐵圈的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，鐵圈中的感應(yīng)電流先沿順時針方向，后沿逆時針方向，C錯誤；若把鐵圈換成塑料圈，塑料圈中沒有電流，那么不會受到磁鐵的阻礙，下落相同高度所需的時間會變短，D正確。6．(2023·廣州統(tǒng)考一模)如圖，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反、大小相等的恒定電流，a、b、p三個相同的閉合金屬圓環(huán)位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，a在導(dǎo)線cd的左側(cè)，b在導(dǎo)線ef的右側(cè)，p在導(dǎo)線cd與ef之間，則(C)A．穿過p的磁通量為零B．a(chǎn)、b圓心處的磁場方向相反C．cd、ef所受到的安培力方向相反D．a(chǎn)向左平動時產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流解析：由題意，根據(jù)安培定則，可判斷知通電直導(dǎo)線cd和ef在p圓環(huán)處產(chǎn)生的磁場方向均垂直紙面向外，所以穿過p的磁通量不為零，A錯誤；由于距離通電導(dǎo)線越近，產(chǎn)生的磁場越強，距離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的磁場越弱，根據(jù)安培定則，結(jié)合對稱性，可判斷知通電直導(dǎo)線cd和ef在a、b圓心處產(chǎn)生磁場的合磁場方向相同，均垂直紙面向里，B錯誤；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線之間的相互作用規(guī)律：“同向相吸，異向相斥”，可知cd所受到的安培力向左，ef所受到的安培力向右，C正確；由選項B分析可知，a處的磁場方向垂直紙面向里，若a圓環(huán)向左平動時，穿過a圓環(huán)垂直紙面向里的磁通量將減小，根據(jù)“楞次定律”可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向也垂直紙面向里，由安培定則可判斷知在a內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為順時針方向，D錯誤。故選C。7．(2023·重慶市第二十九中學(xué)高二階段練習(xí))自1932年磁單極子概念被狄拉克提出以來，不管是理論還是實驗物理學(xué)家都一直在努力尋找，但迄今仍然沒能找到它們存在的確鑿證據(jù)。近年來，一些凝聚態(tài)物理學(xué)家找到了磁單極子存在的有力證據(jù)，并通過磁單極子的集體激發(fā)行為解釋了一些新穎的物理現(xiàn)象，這使得磁單極子艱難的探索之路出現(xiàn)了一絲新的曙光。如果有一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈，那么，從上向下看，這個線圈中將出現(xiàn)(C)A．先是逆時針方向，然后是順時針方向的感應(yīng)電流B．先是順時針方向，然后是逆時針方向，再是順時針方向的感應(yīng)電流C．逆時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流D．先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應(yīng)電流解析：只有N極的磁單極子從上到下穿過閉合超導(dǎo)線圈，可分成穿入和穿出兩個過程。磁單極子從上到下穿入閉合超導(dǎo)線圈時，向下的磁通量增加，由楞次定律可判斷出，從上向下看，閉合超導(dǎo)線圈中將出現(xiàn)逆時針方向的感應(yīng)電流；磁單極子穿出閉合超導(dǎo)線圈時，向上的磁通量減少，由楞次定律可判斷出，從上向下看，閉合超導(dǎo)線圈中將出現(xiàn)逆時針方向的感應(yīng)電流；所以磁單極子從上到下穿過閉合超導(dǎo)線圈，從上向下看，閉合超導(dǎo)線圈中將出現(xiàn)逆時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流。故選C。8．(2023·廣州高二統(tǒng)考期末)圖甲所示粗糙U形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有一金屬棒PQ，整個裝置處于豎直方向的磁場中，磁感應(yīng)強度B按圖乙規(guī)律變化，規(guī)定豎直向上為正方向，整個過程金屬棒保持靜止。則(BD)A．1.5t0時刻，金屬棒PQ所受安培力方向向右B．0～2t0時間內(nèi)，回路中的感應(yīng)電流大小和方向都不變C．0～2t0時間內(nèi)，金屬棒PQ所受安培力大小不變，但方向改變D．0～2t0時間內(nèi)，金屬棒PQ所受摩擦力方向先水平向左，后水平向右解析：0～2t0時間內(nèi)，磁通量的變化率不變，感應(yīng)電動勢大小方向不變，由楞次定律知流過回路的感應(yīng)電流逆時針，金屬棒電流方向是從P到Q，根據(jù)左手定則，1.5t0時刻，磁場方向向下，金屬棒PQ所受安培力方向水平向左，A錯誤，B正確；根據(jù)F安＝BIL，0～2t0時間內(nèi)，電流大小方向都不變，但是B的大小方向都會變化，因此安培力大小方向也都會變，故C錯誤；0～2t0時間內(nèi)電流方向不變，金屬棒PQ先是受到安培力向右，摩擦力方向水平向左，然后從t0時刻開始，受安培力向左，摩擦力方向水平向右，D正確。故選BD。9．(2023·上海師大附中高二期中)如圖，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌右端與電阻R連接，金屬棒ab垂直置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場。棒獲得初速度v后開始向右運動。(1)指出ab棒中感應(yīng)電流的方向；(2)ab棒運動過程中，速度如何變化。答案：(1)由b指向a(2)變小解析：(1)根據(jù)右手定則，伸開右手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從手心進(jìn)入，并使大拇指指向?qū)Ь€運動方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向，所以電流的方向從b到a。(2)根據(jù)左手定則，伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向，所以導(dǎo)體棒所受安培力水平向左，導(dǎo)體棒減速運動，速度變小。能力提升練10．(2023·江蘇蘇州市相城區(qū)高二期中)如圖所示，在水平桌面上有一金屬圓環(huán)，在它圓心正上方有一條形磁鐵(極性不明)，當(dāng)條形磁鐵下落時，可以判定(C)A．環(huán)中將產(chǎn)生俯視逆時針的感應(yīng)電流B．環(huán)對桌面的壓力將減小C．環(huán)有面積減少的趨勢D．磁鐵將受到豎直向下的電磁作用力解析：根據(jù)楞次定律可知，由于條形磁鐵的極性不明，無法確定環(huán)中感應(yīng)電流的方向，A錯誤；磁鐵向下移動，穿過環(huán)中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)有面積減少的趨勢和向后退的趨勢，則環(huán)對桌面的壓力將增大，B錯誤，C正確；根據(jù)力的作用是相互的可知，磁鐵將受到豎直向上的電磁作用力，D錯誤。11．(多選)(2023·安徽安慶市高二期中)如圖所示，用輕繩將一條形磁鐵豎直懸掛于O點，在其正下方的水平絕緣桌面上放置一銅質(zhì)圓環(huán)?，F(xiàn)將磁鐵從A處由靜止釋放，經(jīng)過B、C到達(dá)最低處D，再擺到左側(cè)最高處E，圓環(huán)始終保持靜止，則磁鐵(ABC)A．從A到E的過程中，圓環(huán)中先產(chǎn)生順時針方向的電流，后產(chǎn)生逆時針方向的電流(從上往下看)B．?dāng)[到D處時，圓環(huán)給桌面的壓力等于圓環(huán)受到的重力C．從A到D和從D到E的過程中，圓環(huán)受到摩擦力方向相同D．在A、E兩處的重力勢能相等解析：從A到D的過程中，圓環(huán)中的磁場方向向上且磁通量增大，據(jù)“增反減同”可判斷產(chǎn)生順時針方向的電流(從上往下看)，從D到E的過程中，圓環(huán)中的磁場向上且磁通量減小，據(jù)“增反減同”可判斷產(chǎn)生逆時針方向的電流(從上往下看)，A正確；擺到D處時，圓環(huán)中磁通量變化率為0，沒有產(chǎn)生的感應(yīng)電流，故給桌面的壓力等于圓環(huán)受到的重力，B正確；由楞次定律的推論“來拒去留”可知，從A到D和從D到E的過程中，圓環(huán)受到摩擦力方向均向右，C正確；由于有部分機械能轉(zhuǎn)化為電能，故在A、E兩處的重力勢能不相等，D錯誤。12．如圖甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，設(shè)t＝0時電流沿逆時針方向(圖中箭頭所示)。關(guān)于線圈B中的電流方向和所受安培力產(chǎn)生的效果，下列說法中正確的是(D)A．在0<t<t1時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢B．在0<t<t1時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢C．在t1<t<t2時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢D．在t1<t<t2時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴(kuò)張的趨勢解析：在0<t<t1時間內(nèi)，線圈A中逆時針方向的電流在減小，電流產(chǎn)生的磁場在減弱，根據(jù)安培定則與磁場疊加原則可知，線圈B所在磁場垂直紙面向外且減小，由楞次定律知線圈B中感應(yīng)電流方向為逆時針；由楞次定律阻礙意義知線圈B有收縮的趨勢，A、B錯誤；同理可判定t1<t<t2時間內(nèi)，線圈B中感應(yīng)電流沿逆時針方向且有擴(kuò)張的趨勢，C錯，D正確。13．(多選)如圖所示裝置中，cd棒固定，當(dāng)ab棒做以下哪些運動時，cd棒受到向右的安培力(已知ab棒產(chǎn)生感應(yīng)電流大小與運動速度成正比，不計導(dǎo)軌電阻)(BD)A．向右勻速運動B．向右加速運動C．向左加速運動D．向左減速運動解析：ab棒勻速運動，ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小恒定，L2中磁通量不變，L2不產(chǎn)生