人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律达标测试

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应1 楞次定律达标测试，共18页。试卷主要包含了单选题，共10小题，多选题，共4小题，填空题，共4小题，解答题，共4小题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题，共10小题
1．如图所示,在水平面上有一个闭合的线圈,将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中,在磁铁进入线圈的过程中,线圈中会产生感应电流,磁铁会受到线圈中电流的作用力,若从线圈上方俯视,关于感应电流和作用力的方向,以下判断正确的是( )
A．若磁铁的N极向下插入,线圈中产生顺时针方向的感应电流
B．若磁铁的S极向下插入,线圈中产生逆时针方向的感应电流
C．无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向下的引力
D．无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向上的斥力
2．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如图所示的电路中，其中R为滑线变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关．下列情况中，可观测到N向左运动的是( )
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
3．如图所示，平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上，两根相同的金属棒a、b相隔一定距离垂直放置在导轨上，且与导轨保持良好接触。一条形磁铁向着回路中心竖直下落，a、b棒在此过程中始终静止不动，下列说法正确的是（ ）
A．a、b棒上无感应电流
B．b受到的安培力方向向右
C．a受到的摩擦力方向向左
D．条形磁铁N极朝下下落过程中，b受到的安培力方向将与原来的相反
4．如图甲所示，两固定导体线圈a、b在同一平面内，a在内侧，b在外侧．现使a接交流电源，规定逆时针方向为正方向，a中的电流i随时间t按正弦规律变化，图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A．时间内线圈b中有逆时针方向的电流
B．时刻线圈b中的电流最大
C．时刻两线圈间的作用力最大
D．时间内两线圈相互排斥
5．如图所示，在光滑水平桌面上固定一个条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的左侧且给它们一个初速度，向磁铁滚去。观察小球的运动情况，可能发生的是（ ）
A．铁球、铝球、木球都做匀速运动
B．只有木球、铝球做减速运动
C．铁球做加速运动，铝球做减速运动
D．只有铝球、木球做匀速运动
6．如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁铁从左向右靠近螺线管，则（ ）
A．小球向右摆动B．小球向左摆动
C．小球向前摆动D．小球保持静止
7．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形团合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（ ）
A．感应电流方向不变B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E=BavD．感应电动势平均值
8．如图所示，紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在表面由非磁性材料制成的电子秤上，一条形磁铁（N极向下）从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程，下列说法正确的是（ ）
A．磁铁的加速度恒定
B．磁铁的机械能减小
C．通过电阻的电流方向如图中箭头所示
D．与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数减小
9．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述可能正确的是（ ）
A．A管是用塑料制成的，B管是用胶木制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
10．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：4，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（ ）
A．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿逆时针方向
C．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿顺时针方向
D．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿顺时针方向
二、多选题，共4小题
11．如图所示，闭合矩形金属线圈abccd 位于竖直面内，将其从静止开始竖直下落，穿过一个水平匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度等于矩形线圈bc边的长度。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．线圈可能匀加速穿过匀强磁场区域
B．线圈进入和穿出磁场的过程有感应电流，但感应电流的方向相反
C．线圈进入和穿出磁场的过程受到安培力，且安培力的方向相同
D．线圈从开始进入磁场到完全穿出磁场的过程，机械能的减少量等于回路产生的电能和焦耳热之和
12．如图所示，光滑水平面内有宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于水平面向下。在水平面内有一对角线长也为d的正方形闭合导线ABCD，沿AC方向垂直磁场边界匀速穿过该磁场区域。规定导线中逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左为力的正方向，i表示回路内的电流，F表示闭合导线受到的安培力，t=0时C点恰好进入磁场，则从C点进入磁场开始到A点离开磁场为止，闭合导线中感应电流i随时间t以及安培力F随时间t的变化图象可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
13．关于楞次定律，下列说法中正确的是（ ）
A．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C．感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关
D．感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
14．如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径大于B环的半径，已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，当导线A环中的电流i发生某种变化，而导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向。设A环中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同，则i随时间t的变化的图线可能是（ ）
A．B．C．D．
三、填空题，共4小题
15．如图所示，ABDC是一环形导线，在C、D处用软导线与一直导线ab接通，环形区域存在一垂直纸面向里均匀减小的磁场，则直导线ab中电流方向为___________（选填“由a向b”或“由b向a”），放在ab下方的小磁针的___________极将转向纸外。
16．如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a处于静止状态，在其内部也吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动及变化情况将a将___________，b将___________（填“左摆”或“右摆”或“不动”）；a有___________的趋势，b有___________的趋势（填“收缩”或“扩张”）
17．(1)如图甲所示，线圈静止时恰位于蹄形磁铁正中，线圈平面与磁感线垂直，现使线圈左右摆动，则过程中线圈里感应电流的方向情况怎样____________？
(2)如图乙所示，若线圈平面始终垂直于纸面处于水平方向的匀强磁场中，从Ⅰ位置由静止释放，当线圈第一次经过位置Ⅱ和Ⅲ时，判定线圈中感应电流的方向____________。
18．如图，逆时针环形电流外有一被扩张的软金属弹簧圈，当其由环形电流外侧收缩到内侧虚线位置过程中，弹簧圈内的磁通量大小变化情况为__________；弹簧圈所受安培力的方向沿半径_____________。
四、解答题，共4小题
19．一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向是怎样的？
20．把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，一个线圈A连接电池与开关，另一个线圈B闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么?请作出解释。
21．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边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像；
(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。
22．如图甲所示，轻质细线吊着一质量、半径、匝数匝的圆形线圈，其总电阻，在圆形线圈的圆心位置以下区域分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。，。求：
(1)哪一段时间内Q点电势高于P点电势；
(2)内通过线圈横截面的电荷量；
(3)第末细线对圆形线圈的拉力大小。
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．若磁铁的N极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时方向的感应电流。故A错误。
B．若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时方向的感应电流。故B错误。
CD．根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，线圈上端相当于N极；当S极向下插入，线圈上端相当于S极，与磁铁的极性总相反，存在斥力。故C错误，D正确。
2．C
【解析】
【详解】
试题分析：由楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知要使N向左运动，通过N的磁通量应减小；而A、B中由断开到闭合过程中磁通量均增大，故AB错误；
若将移动滑动头，则向c端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中电流减小，磁通量减小，故会使N左移，故C正确；
而D中向d移动时，滑动变阻器接入电阻减小时，故电路中电流增大，磁场增大，故会使N右移，故D错误；
故选C
考点：楞次定律；
点评：楞次定律有两种描述：“增反减同”和“来拒去留”，后者判断导体的运动更有效，应学会应用．
3．C
【解析】
【详解】
A．磁铁竖直向下运动，通过回路磁通量增加，会产生感应电流，A错误；
BCD．感应电流受到的安培力有使得回路面积缩小的趋势，跟磁铁的磁极没有关系，b受到的安培力方向向左，a受到的安培力向右，摩擦力方向向左，所以BD错误，C正确．
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．由图像乙可知时间内a中的电流i顺时针方向且在减小，产生垂直于纸面向里的感应磁场，根据楞次定律，线圈b中有顺时针方向的电流，A错误；
B． 时刻线圈a中的电流i图像斜率最大即变化的最快，根据电磁感应定律，此刻b中的电流最大，B正确；
C． 时刻线圈a电流最大，变化率为0，故线圈b中电流为0，两线圈间的作用力为0，C错误；
D．时间内，线圈a电流减小，根据楞次定律判断线圈b中电流与a电流同向，两线圈相互吸引，D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
磁化是指磁性物质带有了磁性，铁属于磁性物质所以被磁化了，铝不是，但是金属，所以会有涡流产生，而木球既不会被磁化也不会产生电磁感应现象。铁球将做加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力，铝球将做减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动，木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
当磁铁插入时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极向下通过线圈再到左极，由于线圈相当于电源，因此左极电势高，所以带正电小球将向右摆动，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【解析】
【详解】
A．根据楞次定律，闭合回路在进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向，方向不变。故A正确，与题意不符；
B．根据左手定则，CD段直线所受安培力方向竖直向下。故B错误，与题意相符；
C．切割的有效长度为a时，感应电动势有最大值，即
故C正确，与题意不符；
D．根据法拉第电磁感应定律，可得
故D正确，与题意不符。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
A．根据来拒去留，磁铁所受的磁场力是斥力，因为磁铁加速下落，斥力的大小是变化的，所以磁铁的加速度是变化的，A错误；
B．斥力对磁铁做负功，磁铁的机械能减小，B正确；
C．线圈所在处的磁场方向向下并且增大，根据增反减同，感应电流的磁场向上，根据安培定则，线圈中产生逆时针的感应电流，通过电阻的电流方向与如图中箭头所示的方向相反，C错误；
D．根据牛顿第三定律，磁铁对线圈的磁场力向下，与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数增大，D错误。
故选B。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球受到向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故选D。
【点睛】
10．D
【解析】
【详解】
设磁感应强度的变化率为k，由法拉第电磁感应定律有
可得
所以
磁通量
与匝数无关，故
磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相反，则由安培定则可知，感应电流方向沿顺时针方向。
故选D。
11．BC
【解析】
【详解】
A．线圈进入磁场后，受向下的重力和向上的安培力，其安培力的大小为
若开始时重力等于安培力，则线圈匀速穿过磁场；若开始时重力大于安培力，则线圈加速进入磁场，随速度的增加，安培力变大，则加速度减小，即线圈做加速度减小的变加速运动；若开始时重力小于安培力，则线圈减速进入磁场，随速度的减小，安培力变小，则加速度减小，即线圈做加速度减小的变减速运动；则线圈不可能匀加速穿过匀强磁场区域，选项A错误；
B．线圈进入磁场过程中，穿过线圈的磁通量向里增加，产生逆时针方向的感应电流；线圈出离磁场过程中，穿过线圈的磁通量向里减小，产生顺时针方向的感应电流；即感应电流的方向相反，选项B正确；
C．根据楞次定律可知，线圈进入和穿出磁场的过程都受到向上的安培力，即安培力的方向相同，选项C正确；
D．线圈从开始进入磁场到完全穿出磁场的过程，机械能的减少量等于回路产生的电能，即等于回路产生的焦耳热，选项D错误。
故选BC。
12．AD
【解析】
【详解】
AB．线圈从进入磁场到离开的过程中，其切割磁感线的有效长度（垂直于磁场和速度方向的连线长度）先增大后减小，再增大后减小，且随时间均匀变化，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律知其电流也随时间是均匀增大到均匀减小，再均匀增大到均匀减小，根据楞次定律，磁通量先进入增大，后进入减小，所以电流方向先逆时针后顺时针，故A正确，B错误；
CD．根据安培力公式
闭合回路欧姆定律
可知安培力正比于有效切割长度的平方，根据“来拒去留”知安培力一直向左，结合AB中结论可知C错误，D正确。
故选AD。
13．CD
【解析】
【详解】
当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。即感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，其方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减少，简而言之“增反减同”，选项CD正确，AB错误。
故选CD。
14．BC
【解析】
【详解】
导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向，根据右手螺旋定则可知感生电流的磁场应为垂直纸面向外，根据楞次定律可知原磁场应为垂直纸面向里的增强的磁场或垂直纸面向外的减弱的磁场。再根据右手螺旋定则可判断A环中电流i可能是图示方向的增强或反方向的减弱。
故选BC。
15． 由b向a N
【解析】
【详解】
[1][2]环形区域存在一垂直纸面向里均匀减小的磁场，则根据楞次定可知，环形区域产生顺时针方向的电流，即直导线ab中电流方向为由b向a，导线ab下面的磁场垂直纸面向外，则放在ab下方的小磁针的N极将转向纸外。
16． 左摆 不动 扩张 收缩
【解析】
【详解】
[1][4] 当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，电阻减小，电路中的电流增大，电流产生的磁感应强度变强，根据楞次定律的推论阻碍的理解，a环的磁通量增大，为了阻碍其变化，a将向左摆动，远离螺线管，因为a环的磁通量有内外两个方向，其面积增大磁通量反而减小，所以a环有扩张的趋势。
[2][3] 当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，电阻减小，电路中的电流增大，电流产生的磁感应强度变强，根据楞次定律的推论阻碍的理解，b环的磁通量也增大，但是在螺线管内部的磁场是匀强磁场b环所受安培力在同一平面内相互平衡则合力为0，所以b环将不动，但是b环有收缩的趋势。
17． 见解析 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]线圈在磁体右侧向磁体靠近时，通过线圈向里的磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判定线圈中电流方向为adcba；同理在右侧远离磁体时电流方向为abcda；在左侧远离时：abcda；在左侧靠近时：adcba。
(2)[2]线圈运动到O点正下方时磁通量最大。经过位置Ⅱ时，通过线圈向右的磁通量增加，由楞次定律和安培定则可判定感应电流方向为adcba（从左向右看为逆时针）；同理在Ⅲ时电流方向为abcda（从左向右看为顺时针）。
18． 先变大后变小 向外
【解析】
【详解】
[1]奥斯特实验表明电流周围存在磁场，磁场强度的大小与电流的距离有关，距离越近，磁场强度越大，故软金属弹簧圈由环形电流外侧收缩到内侧虚线位置过程中磁通量大小变化情况为先变大后变小；
[2]弹簧圈p所受安培力的方向可根据左手定则判别，故为沿半径向外。
19．逆时针；顺时针
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，当线圈第一次通过位置Ⅰ的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向，顺着磁场方向看是逆时针；
当线圈运动到Ⅱ位置的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向应是顺时针。
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
当闭合开关时，A线圈接通瞬间，在铁环产生顺时针方向的磁场，使得穿过B的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生逆时针方向感应电流，电流稳定后穿过A、B的磁通量不再发生变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下随即复原；当开关断开，A线圈中的电流中断瞬间，使得穿过B的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生顺时针方向感应电流，小磁针会反向偏转，线圈A电流减为零后穿过A、B的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，小磁针偏转一下后随即复原。
21．(1) ；(2)见解析
【解析】
【详解】
(1)①线框进入磁场阶段：t为0→，线框进入磁场中的面积随时间成正比，
s＝lvt
磁通量最后为
Φ＝BS＝BI2
②线框在磁场中运动阶段：t为→，线框磁通量为Φ＝BI2，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，
所以磁通随时间变化的图像为
(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，ab边切割磁感线时产生感应电流的方向为逆时针方向；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小，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，dc边切割磁感线时感应电流方向为顺时针方向。‍
22．(1)；(2)2.5C；(3)81N
【解析】
【详解】
(1)由楞次定律可知：内圆形线圈电流的方向为顺时针方向，所以P点电势高；
内圆形线圈电流的方向为逆时针方向，所以Q点电势高。
(2)内由法拉第电磁感应定律得
由闭合欧姆定律得，线圈中的感应电流大小为
解得
内通过线圈横截面的电荷量
(3)内由法拉第电磁感应定律得
由闭合欧姆定律得，线圈中的感应电流大小为
代入数值解得
由乙图可知，第末的磁感应强度
第末的安培力
由左手定则可知，安培力方向竖直向下，由平衡条件可知，第末细线对圆形线圈的拉力