2020学年高中物理 第四章 电磁感应 课时提升作业二 楞次定律

2020学年高中物理 第四章 电磁感应 课时提升作业二 楞次定律

课时提升作业 二 楞次定律 ‎ ‎(40分钟　100分)‎ 一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分)‎ ‎1.关于感应电流,下列说法正确的是 (　　)‎ A.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱 C.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反 D.当导体切割磁感线运动时,必须用安培定则确定感应电流的方向 ‎【解题指南】解答本题要注意以下三点:‎ ‎(1)楞次定律的实质是确定了感应磁场是要阻碍原磁场的变化。‎ ‎(2)若原磁场增大则感应磁场与原磁场反向;若原磁场减小则感应磁场与原磁场同向。‎ ‎(3)磁场与电流的关系用安培定则来确定。‎ ‎【解析】选C。由楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,A错误;感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化,不是阻碍原磁场的变化,B错误;由楞次定律知,如果是因磁通量的减少而引起的感应电流,则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,阻碍磁通量的减少;如果是因磁通量的增加而引起的感应电流,则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加,C正确;导体切割磁感线运动时,应直接用右手定则确定感应电流的方向;若闭合回路磁通量变化,由楞次定律确定感应电流的磁场方向,然后用安培定则确定感应电流的方向,D错误。‎ ‎2.(2020·成都高二检测) 如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,分析各图中感应电流的方向,在导体中由a→b的是(　　)‎ ‎【解析】选A。以上四图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景,应用右手定则判断可得:A中电流由a→b,B中电流由b→a,C中电流沿a→c→b→a方向,D中电流由b→a。‎ ‎3如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(　　)‎ A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向 C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 ‎【解析】选D。金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变,由产生感应电流的条件可知选项A、B错误;金属环向左侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向外并且增强,根据楞次定律可知,环上的感应电流方向为顺时针方向,选项C错误;金属环向右侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向里并且增强,则环上的感应电流方向为逆时针方向,选项D正确。‎ ‎4. (2020·揭阳高二检测)边长为h的正方形金属导线框,从如图所示位置由静止开始下落,通过一匀强磁场区域,磁场方向水平,且垂直于线框平面,磁场区高度为H,上、下边界如图中虚线所示,H>h,从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中 (　　)‎ A.线框中总有感应电流存在 B.线框中感应电流方向是先顺时针后逆时针 C.线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针 D.线框受到磁场力的方向有时向上,有时向下 ‎【解析】选C。因为H>h,当线框全部处于磁场区域内时线框内磁通量不变,线框中无感应电流,A错误;根据右手定则可知,线框进入磁场时感应电流是逆时针,线框离开磁场时感应电流是顺时针,C正确,B错误;在C的基础上结合左手定则可知,线框在进出磁场过程中受到磁场力的方向总是向上,D错误。‎ ‎5.闭合线圈abcd运动到如图所示的位置时,bc边所受到的磁场力的方向向下,那么线圈的运动情况可能是(　　)‎ A.向左平动进入磁场 B.向右平动离开磁场 C.向上平动 D.向下平动 ‎【解析】选A。当bc受力向下时,说明感应电流方向由b指向c,当向左进入磁场时,磁通量增加,感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反,垂直纸面向里,用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向。故只有A符合题意。‎ ‎【总结提升】反向应用楞次定律的技巧 有部分题目是知道感应电流的方向,而去确定磁场是如何变化的,这是反向应用楞次定律,应注意以下三点:‎ ‎(1)各个物理量之间的关系依然为楞次定律的关系。‎ ‎(2)各个物理量确定的先后关系有所变化。‎ ‎(3)物理量确定的难度比一般的应用楞次定律的难度稍微大点。‎ ‎6.(多选)两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环。当A从如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则 (　　)‎ A.A可能带正电且转速减小 B.A可能带正电且转速增大 C.A可能带负电且转速减小 D.A可能带负电且转速增大 ‎【解析】选B、C。若A带正电,则穿过B环的磁场向里,当转速增大时,磁通量增加,由楞次定律和右手螺旋定则可判定,B中感应电流与图示方向相同,故A错误,B正确;若A带负电,则穿过B环的磁场向外,当转速减小时,磁通量减小,由楞次定律和右手螺旋定则可判定,B中感应电流方向与图示方向相同,故C正确,D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流表的感应电流方向是 (　　)‎ A.a→G→b　　　 B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b ‎【解析】选D。(1)确定原磁场的方向:条形磁铁在穿入线圈的过程中,磁场方向向下。(2)明确回路中磁通量变化情况:向下的磁通量增加。(3)由楞次定律的“增反减同”可知:线圈中感应电流产生的磁场方向向上。(4)应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视),即从b→G→a。同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减小,由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向的感应电流(俯视),电流从a→G→b。故正确答案为D。‎ ‎7.(2020·揭阳高二检测)如图所示,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 (　　)‎ A.同时向左运动,间距增大　‎ B.同时向左运动,间距减小 C.同时向右运动,间距减小　‎ D.同时向右运动,间距增大 ‎【解析】选B。当条形磁铁向左靠近两环时,两环中的磁通量都增加。根据楞次定律,两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动,即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动。又由于两环中的感应电流方向相同,两环相互吸引,因而两环间距离要减小,故选项B正确。‎ ‎8.如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是(　　)‎ A.一起向左运动 B.一起向右运动 C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离 ‎【解析】选C。方法一:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路产生逆时针方向电流;ab边电流方向向下,所受安培力向右,cd边电流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向运动,C项正确。‎ 方法二:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近,C项正确。‎ 二、非选择题(本题共2小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎9.(22分)如图所示,当把滑动变阻器的滑片P从右向左端滑动时,在线圈A中感应电流的方向是从________端流进电流表,从________端流出;在线圈B中感应 电流的方向是从________端流进电流表,从________端流出。‎ ‎【解析】当滑片P从右向左滑动时,电路中的电阻变大,电流减小,由右手螺旋定则可知,铁芯中向左的磁感应强度减小。由楞次定律可知,线圈A、B中感应电流的磁场方向向左。再由右手螺旋定则可知,在线圈A中感应电流的方向是从a端流进电流表,从b端流出;在线圈B中感应电流的方向是从d端流进电流表,从c端流出。‎ 答案:a　b　d　c ‎10.(22分)如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。‎ ‎(1)开关S闭合时。‎ ‎(2)开关S闭合后。‎ ‎(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强。‎ ‎(4)开关S断开时。‎ ‎【解析】开关S闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。‎ ‎(1)S闭合时,穿过右边线圈的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,感应电流b→a,再由安培定则可知,N极指向垂直纸面向外的方向。‎ ‎(2)S闭合后,穿过右边线圈的磁通量Φ不变,不产生感应电流,小磁针不偏转。‎ ‎(3)此种情况与(1)现象相同,即N极指向垂直纸面向外的方向。‎ ‎(4)此种情况与(1)现象相反,即N极指向垂直纸面向里的方向。‎ 答案:见解析 ‎【能力挑战区】‎ ‎1. (多选)我国成功研制的一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车的车速已达到每小时500 km,可载5人。如图所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中 (　　)‎ A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失 B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在 C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的相同 D.如A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的相反 ‎【解析】选B、D。在线圈B放入磁场过程中,穿过线圈的磁通量从无到有,即磁通量发生了变化,在线圈B中产生感应电流。由于B线圈是用高温超导材料制成的,电阻为零,故稳定后感应电流仍存在,B正确;B线圈受到向上的安培力而悬浮,将B看成小磁针,下端是N极,由安培定则判定B中感应电流方向与图中所示的相反,故D正确。‎ ‎2.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。‎ ‎【解题指南】(1)磁通量随时间变化可用Φ=BS计算分析,注意分阶段的S变化。‎ ‎(2)感应电流的方向用右手定则或楞次定律进行判断。‎ ‎【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,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～,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。‎