高中物理沪科技版（2020）选修第二册第一节 楞次定律课后测评

【能力提高练】  第一节 电磁感应现象 楞次定律

1．(2022•上海交通大学附属中学高三(下)期中)如图所示，两个带等量负电荷的小球用绝缘轻杆连接处于水平状态，O为杆的中点。虚线为两球的竖直对称轴，小磁针处于静止状态，要使小指针S极垂直纸面指向外，可采取的措施是(　　)

A．将两球绕O点在竖直面内沿逆时针转动

B．将两球绕O点在竖直面内沿顺时针转动

C．将两球绕竖直轴(俯视看)沿逆时针转动

D．将两球绕竖直轴(俯视看)沿顺时针转动

【解析】  A．若将两球绕O点在竖直面内沿逆时针转动，等效成顺时针方向的环形电流，根据右手螺旋定则，在小磁针位置产生的磁场向外，因此小指针N极垂直纸面指向外，S极垂直纸面指向内转动，A错误；

B．若将两球绕O点在竖直面内沿顺时针转动，等效成逆时针方向的环形电流，根据右手螺旋定则，在小磁针位置产生的磁场向内，因此小指针S极垂直纸面指向外，N极垂直纸面指向内转动，B正确；

CD．将两球绕竖直轴(俯视看)无论顺时针还是逆时针转动，产生的磁场都在竖直方向上，S极只能向上转动或向下转动，CD错误。故选B。

【答案】  B

2．(多选)(2022•重庆市西南大学附属中学高三(下)全真一)如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路．在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动．在匀速运动过程中外力F做功，磁场力对导体棒做功，磁铁克服磁场力做功，重力对磁铁做功，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为．则(  )

A． B． C． D．

【解析】  AB．由能量守恒定律可知：磁铁克服磁场力做功W2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化导体棒的机械能，所以W2-W1=Q，A错误，B正确；

C．以导体棒为对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功W1=Ek，C正确；

D．外力对磁铁做功与重力对磁铁做功之和为回路中的电能，也等于焦耳势和导体棒的内能，D正确。故选BCD。

【答案】  BCD

3．(2022•重庆市第八中学第六次月考)近年来，手机无线充电功能为人们提供了很大便利。如图甲所示为充电原理示意图：充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使靠近的手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正)，下列说法正确的是(　　)

A．感应线圈中产生的是恒定电流

B．t1时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大

C．t1~t3时间内，c点电势高于d点电势

D．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反

【解析】  A．励磁线圈中通有如图所示的交变电流时，感应线圈中产生的电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；

B．t1时刻，励磁线圈中电流图像的斜率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为零，故B错误；

C．t1~t2时间内，由楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向应与励磁线圈产生的磁场方向相同，所以电流应从d流向c，t2~t3时间内，电流仍然从d流向c，感应线圈是电源，电源内部电流由负极流向正极，所以c点电势高于d点电势，故C正确；

D．感应线圈中的电流方向可以由楞次定律判断，当励磁线圈中电流减小时，感应电流的方向与励磁线圈的电流方向相同，故D错误。故选C。

【答案】  C

4．(多选)(2022•湖南省衡阳市第八中学高三(下)开学考试)一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是(　　)

A．时刻，圆环有扩张的趋势

B．时刻，圆环有收缩的趋势

C．和时刻，圆环内有相同的感应电流

D．和时刻，圆环内有相同的感应电流

【解析】  AB．由图可知在时刻，通过线圈的电流增大，则线圈产生的磁场增大，所以穿过金属小圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环有扩张的趋势，选项A正确，B错误；

C．由图可知在时刻通过线圈的电流增大，而在时刻通过线圈的电流减小，根据楞次定律可知两时刻圆环感应电流方向不同，选项C错误；

D．由图可知在和时刻，线圈内电流的变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，根据楞次定律可知两时刻圆环感应电流方向也相同，选项D正确。故选AD。

【答案】  AD

5．(多选)(2022•哈尔滨市第六中学高三(上)期末)如图所示，金属导轨上的导体棒在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)

A．向右做匀速运动 B．向左做减速运动

C．向右做减速运动 D．向右做加速运动

【解析】  A．导体棒ab向右做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管吸引，故A错误；

BCD．导体棒ab向左做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，左侧相当于N极，螺线管左侧是N极，则线圈c被螺线管吸引；同理导体棒向右做减速运动时，线圈c被螺线管吸引；导体棒向右做加速运动时，线圈c被螺线管排斥，故BC正确，D错误； 故选BC。

【答案】  BC

6．(2022•上海市浦东新区高三(上)一模)如图所示，光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是(　　)

A．线圈1 B．线圈2 C．线圈3 D．线圈4

【解析】  AC．结合安培定则和磁场的矢量叠加可分析出，线圈1、3内的磁通量为零，当导线中电流增大时，线圈1、3内的磁通量仍为零，故无感应电流产生，故AC错误；

B．同理知线圈2内的磁场垂直纸面向外，当导线中电流增大时，线圈2内的磁通量垂直纸面向外增加，根据楞次定律可得线圈2中会产生顺时针方向的感应电流，故B错误；

D．同理知线圈4内的磁场垂直纸面向里，当导线中电流增大时，线圈4内的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律可得线圈4中会产生逆时针方向的感应电流，故D正确。故选D。

【答案】  D

7．(2022•江苏省南京市盐城市高三(上)一模)如图所示，一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B．线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起使触头C离开，而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是(　　)

A．线圈B不闭合，仍会产生延时效应

B．将衔铁D换成铜片，延时效果更好

C．保持开关S闭合，线圈B中磁通量为零

D．断开开关S的瞬间，线圈B中的电流从上往下看为顺时针方向

【解析】  A．线圈B不闭合时，当S断开后，在线圈B中不会产生感应电流，铁芯上不会有磁性，则不会产生延时效应，选项A错误；

B．因铜不是磁性材料，则将衔铁D换成铜片，会将失去延时效果，选项B错误；

C．保持开关S闭合，线圈B中磁通量不变，但不为零，选项C错误；

D．断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈B中的电流从上往下看为顺时针方向，选项D正确。故选D。

【答案】  D

8．(2022•河南省南阳市第一中学校高三(上)第三次月考)如图所示，光滑无电阻的金属框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON平面，质量为m的金属棒ab从∠abO=45°的位置由静止释放，两端沿框架在重力作用下滑动。在棒由图示位置滑动到处于水平位置的过程中，ab中感应电流的方向是(　　)

A．由a到b B．由b到a

C．先由a到b，再由b到a                 D．先由b到a，再由a到b

【解析】  以ab棒与金属框架组成的回路为研究对象，由几何知识可知，当∠abO为45°时，回路面积最大，故棒由图示位置开始运动的过程中，穿过回路的磁通量在减小，由楞次定律可知，产生的感应电流方向为顺时针，即ab中感应电流的方向为由a到b，BCD错误，A正确。故选A。

【答案】  A

9．(2022•广东省名校高三(下)开学测试)某电子天平原理如图所示，“E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B(其余空间的磁场忽略不计)，磁极宽度均为L，一正方形线圈套于中心磁极上，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁铁不接触)，随后通过CD两端对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。则下列说法正确的是(　　)

A．秤盘和线圈一起向下运动过程中，C点电势低于D点电势

B．外电路对线圈供电电流I要从C端流入

C．重物质量m与电流I的关系为

D．若线圈静止时消耗的最大电功率为P，该电子天平能称量的最大质量为

【解析】  A．由图知，线圈向下运动，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向上，又根据右手螺旋定则可判断，感应电流从C端流出，D端流入，C点电势高于D点电势，A错误；

B．根据左手定则可知，若想使弹簧恢复形变，安培力必须向上，根据左手定则可知外电流应从D端流入，B错误；

C．由平衡条件知mg=2nBIL，得重物质量与电流的关系为，C错误；

D．根据P=I2R，联立mg=2nBIL，可得最大质量为，D正确。 故选D。

【答案】  D

10．(2022•北京一零一中学高三(下)入学考试)如图甲，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受重力为G，桌面对P的支持力为N，则(　　)

A．t1时刻N<G        B．t2时刻N>G        C．t3时刻N＝0        D．t4时刻N>G

【解析】  AD．t1时刻和t4时刻电流增大，其产生的磁场磁场强度增大，则穿过P的磁通量变大，由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变大，则P有向下运动的趋势，对地面的压力增大，故N>G，故A错误，D正确；

B．t2时刻，线圈Q中电流最大，形成的磁场最强，但电流变化率为零，故线圈P中磁通量不变，N=G，故B错误；

C．t3时刻，线圈Q中电流变化最快，线圈P中产生感应电流最大，但线圈Q中电流为零、磁场为零，与线圈P没有相互作用力，故N=G，故C错误。故选D。

【答案】  D

11．(2022•北京市北师大实验中学高三(下)摸底考试)如图所示，空间中某区域内存在竖直向下的匀强磁场，将一水平放置的金属棒ab从磁场外紧贴磁场边缘以某一速度水平抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域。下列说法正确的是(　　)

A．a点电势比b点高

B．从抛出到落地的过程中，电子不断从b向a定向移动

C．单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量是定值

D．电场力使金属棒两端分别积累了正、负电荷

【解析】  A．根据右手定则可以判断，a点电势比b点低，故A错误；

B．从抛出到落地的过程中，ab与外部并没有形成闭合回路，没有电流流过，导体棒两段的电势差恒定，故B错误；

C．由于ab在水平方向做匀速直线运动，所以它在单位时间内扫过的曲面在水平面的投影面积相同，又因为穿过曲面中的磁通量等于穿过曲面在水平面投影面的磁通量，因此单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量是定值，故C正确；

D．洛伦兹力使金属棒两端分别积累了正负电荷，故D错误。故选C。

【答案】  C

12．(2022•上海交通大学附属中学高三(下)期中)(1)如图，用DIS研究小车在轨道上运动规律时，用位移传感器获得的v-t图像，可以看出小车在AB段做_________运动。如果要测量小车通过轨道某处时的瞬时速度，也可选用_________传感器。

(2)在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中，

①首先要判断灵敏电流计指针的偏转方向与通入电流方向的关系，可在右图中通过灵敏电流计、电键、_________、_________连线组成闭合电路判断。

②若电流从电流计“＋”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是(      )

A.         B.

C.          D.

③如图所示电路，从上往下看线圈的绕制方向为_________(填顺时针方向或逆时针方向)

【解析】  (1)[1]由于是v-t图像，则可知AB段做初速度不为零的匀加速直线运动；

[2]因要测量小车通过轨道某处时的瞬时速度，故可用光电门传感器，在小车上装一挡光片，通过测量时间和挡光片宽度，通过可测出小车的瞬时速度。

(2)①[3][4]要判断灵敏电流计指针的偏转方向与通入电流方向的关系，可在右图中通过灵敏电流计、电键、电源、20kΩ电阻连线组成闭合电路判断。

②[5]AB．该图中当磁铁向线圈靠近时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流从正极流入电流计，则电流计指针向右偏转，选项A正确，B错误；

CD．当磁铁按如图所示的方式靠近线圈时，由对称性可知，穿过线圈的磁通量总是零，线圈中不会有感应电流，选项CD错误。故选A。

③[6]如图所示电路，磁铁N极远离，通过螺旋管的磁通量向下减少，根据楞次定律，螺线管中感应电流磁场向下，根据右手螺旋定则，从上往下看线圈的绕制方向为顺时针方向。

【答案】  ①初速度不为零的匀加速直线    ②光电门    ③电源    ④20kΩ电阻    ⑤A    ⑥顺时针方向