人教版 (2019)1 楞次定律导学案

课时分层作业

(教师用书独具)

(建议用时：25分钟)

1．研究人员发现一种具有独特属性的新型合金，只要略微提高其温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使它旁边的线圈中产生感应电流。如图，一圆形线圈放在圆柱形合金材料下方，现对合金材料进行加热，则(　　)

A．线圈中将产生逆时针方向的电流

B．线圈中将产生顺时针方向的电流

C．线圈将有收缩的趋势

D．线圈将有扩张的趋势

C　[提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，穿过线圈的磁通量增大，从而在线圈中产生电流。由于原磁场的方向未知，所以不能判断出感应电流的方向。故A、B错误；当合金材料的磁场增大时，穿过线圈的磁通量增大，则线圈产生的感应电流磁场阻碍磁通量的增大，面积有缩小的趋势，故C正确，D错误。]

2．如图所示，一轻质长杆两侧各固定一铜环，左环M开口，右环N闭合，横杆可以绕中心自由转动，用一条形磁铁插向其中一个铜环，下列说法正确的是(　　)

A．若磁铁插向M环，横杆会发生转动

B．若磁铁插向N环，横杆会发生转动

C．无论磁铁插向哪个环，横杆都不会发生转动

D．无论磁铁插向哪个环，横杆都会发生转动

B　[左环不闭合，磁铁插向M环时，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；右环闭合，磁铁插向N环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，故B正确，A、C、D错误。]

3．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示。线圈上端与电源负极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。若保持开关闭合，则(　　)

A．铝环跳起到某一高度后将回落

B．铝环停留在某一高度

C．铝环不断升高

D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变

AD　[闭合开关的瞬间，线圈突然产生磁场(假设磁场向上)，通过铝环的磁通量突然(向上)增加，那么铝环中的感应电流就产生与原磁场方向相反的磁场(感应电流的磁场向下)；因为原磁场与感应电流的磁场方向相反，相互排斥，所以铝环受到向上的斥力，铝环向上跳起；若保持开关闭合，流过线圈的电流稳定，磁场不再发生变化，铝环中没有感应电流，也没有相互作用，铝环仅受重力作用，最后回落，故A正确，B、C错误；如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变，故D正确。]

4．如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是(　　)

A．同时向左运动，两环间距变大

B．同时向左运动，两环间距变小

C．同时向右运动，两环间距变大

D．同时向右运动，两环间距变小

B　[将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中，两个环中均产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动，所以两环均向左运动。靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个，可判断两环在靠近。选项B正确。]

5.如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管的过程中，则(　　)

A．小车将向右运动

B．使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转化为电能，最终转化为螺线管的内能

C．条形磁铁会受到向右的力

D．小车会受到向左的力

A　[磁铁向右插入螺线管中，根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”，磁铁与小车相互排斥，条形磁铁会受到向左的力，小车在光滑水平面上受力向右运动，所以选项A正确，选项C、D错误；电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能，所以选项B错误。]

6．如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；开关闭合，条形磁铁至落地用时t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是(　　)

A．t1＞t2，v1＞v2　　　 B．t1＝t2，v1＝v2

C．t1＜t2，v1＜v2   D．t1＜t2，v1＞v2

D　[开关断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故a＝g；当开关闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故a＜g，所以t1＜t2，v1＞v2，选项D正确。]

7．如图所示，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正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是(　　)

A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左

B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左

C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右

D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右

D　[条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增加后减小。当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，故D正确。]

8．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab和cd棒的运动情况是(　　)

A．ab向左，cd向右   B．ab向右，cd向左

C．ab、cd都向右运动   D．ab、cd保持静止

A　[当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，电路中的总电阻变小，流过螺线管的电流将增大，周围的磁场变强，由楞次定律可知，感应电流的磁场应阻碍其变化，因此两棒应分别向外运动，增大回路的面积，以增大螺线管外部的磁通量来阻碍内部磁场的磁通量的增大，故选项A正确。]

9．(多选)如图所示，通电螺线管N置于闭合金属环M的轴线上，当N中的电流突然减小时，则(　　)

A．金属环M有缩小的趋势

B．金属环M有扩张的趋势

C．螺线管N有缩短的趋势

D．螺线管N有伸长的趋势

AD　[对通电螺线管，当通入的电流突然减小时，螺线管每匝间的相互吸引力也减小，所以匝间距有增大趋势；对金属环M，穿过的磁通量也随之减少，由于它包围内外磁场，只有减小面积才能阻碍磁通量的减少，金属环M有缩小的趋势。选项A、D正确。]

(建议用时：15分钟)

10．(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

CD　[本题关键是要弄清使Q中产生顺时针方向的电流，则穿过Q中的磁通量应如何变化。可用楞次定律步骤的逆过程来分析，要使Q中产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向应垂直纸面指向纸内。如果穿过Q的原磁场是垂直纸面向里的，则原磁场应减弱；如果穿过Q的原磁场是垂直纸面向外的，则原磁场应增强。当ab向右运动时，根据右手定则可判定出P中产生的感应电流方向是顺时针方向，由安培定则可判知P中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向里，所以当ab向右减速运动时，可使穿过Q的向里的磁通量减小，从而使Q中产生顺时针方向的电流；当ab向左运动时，同理可判定P中感应电流的磁场穿过Q中的磁感线方向向外，所以当ab向左加速运动时，可使穿过Q的向外的磁通量增大，从而使Q中产生顺时针方向的感应电流。故正确选项为C、D。]

11．(多选)如图所示，一导体圆环保持水平，沿一个匀称的条形磁铁轴线落下，条形磁铁竖直固定，圆环中心始终位于磁铁轴线上。已知当圆环落至B、D两位置时，刚好经过磁铁上下端截面，而C位置位于磁铁正中央。不计空气阻力，下列说法正确的有(　　)

A．圆环由A落至B的过程中，环中感应电流从上向下看为顺时针

B．圆环由B落至C的过程中，穿过圆环的磁通量在减少

C．圆环落至C、D之间时，圆环有收缩趋势

D．圆环由A落至E的过程中，任意时刻加速度都小于重力加速度g

AC　[圆环由A落至B的过程中，穿过圆环向上的磁通量增大，根据楞次定律可得环中感应电流从上向下看为顺时针，A正确；当圆环在B、D之间下落时，穿过圆环的磁场分为两部分，一部分是磁铁外部向下的磁场，一部分是磁铁内部方向竖直向上的磁场(这部分是匀强磁场，恒定不变，即向上穿过圆环的磁感线条数恒定不变)，即Φ＝Φ上－Φ下，磁铁外部磁场在C位置最弱，磁感线条数最少，故在C位置穿过圆环的磁通量最大，磁感线最密集，圆环由B落至C的过程中，磁通量增大，从C到D过程中，穿过圆环的磁通量减小，故圆环有收缩趋势，B错误，C正确；在C位置，磁感线都是竖直向上的，水平方向上没有分量，圆环在该位置不切割磁感线，没有感应电流，不受安培力作用，故在该位置圆环的加速度等于重力加速度，D错误。]

12．(多选)圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦均可不计。在如图所示的正方形区域内，有垂直于纸面向里的匀强磁场，下列说法中正确的有(　　)

A．此摆开始摆动时机械能守恒

B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中感应电流的方向肯定相反

C．导体环通过最低位置时，环中感应电流最大

D．最后此摆在匀强磁场中摆动时，机械能守恒

BD　[导体环从左侧摆到右侧，在进入磁场和离开磁场的过程中，导体环中的磁通量发生变化，因而产生感应电流，导体环中将产生焦耳热，根据能量守恒定律知导体环的机械能不守恒，所以摆角会越来越小，当导体环完全在磁场中来回摆动时，没有感应电流，导体环最后的运动状态为在磁场区域内来回摆动，故A错误，D正确；导体环进入磁场和离开磁场的过程中，磁通量分别增大和减小，根据楞次定律可得环中电流的方向肯定相反，故B正确；当导体环完全进入磁场后，磁通量不变化，故导体环通过最低位置时，环中没有电流，故C错误。]

13．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(　　)

A．顺时针加速旋转   B．顺时针减速旋转

C．逆时针加速旋转   D．逆时针减速旋转

B　[由题图可知b中的磁通量包括两部分，一部分是穿过环a区域的磁通量Φ1，另一部分是穿过环a之外、环b之内区域的磁通量Φ2，两区域的磁场方向相反，且Φ1>Φ2，且b具有收缩的趋势，说明a中的电流在减小，即a在减速旋转，又知b中的电流方向为顺时针，结合楞次定律判断可知a中的电流方向与b中的电流方向相同，故选项B正确。]