物理选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试同步训练题

第二章　电磁感应

专题强化练3　楞次定律的推论及应用

一、选择题

1.(2020重庆一中高二上期末,)长直导线与环形导线固定在同一平面内,长直导线中通有图示方向的电流。当电流I逐渐增大时(　　)

A.环形导线有扩张的趋势

B.环形导线有靠近长直导线的趋势

C.环形导线中有逆时针方向的感应电流

D.环形导线中有感应电流,但方向无法确定

2.()如图所示,一闭合小金属线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方,从上往下看,此过程中小线圈中感应电流的方向(　　)

A.始终沿顺时针    B.始终沿逆时针

C.先沿顺时针后沿逆时针  D.先沿逆时针后沿顺时针

3.(2020山西浑源七中高二月考,)如图所示,一个有弹性的闭合金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内。当通电直导线中的电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　)

A.S增大,l变长   B.S减小,l变短

C.S增大,l变短   D.S减小,l变长

4.(2020湖南常德高二上月考,)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

5.()如图所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落。如果线圈受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(　　)

A.a1>a2>a3>a4 B.a1=a3>a2>a4

C.a1=a3>a4>a2 D.a4=a2>a3>a1

6.(2020湖南常德高二上月考,)如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ由静止释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则(深度解析)

A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mg

C.T1>mg,T2<mg D.T1<mg,T2>mg

7.()如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)

A.P、Q将互相靠拢   B.P、Q将互相远离

C.磁铁的加速度一定大于g  D.磁铁的加速度仍为g

8.(2020山东临沂十九中高二上月考,)(多选)如图所示,在水平木质桌面上平放一个铜质圆环,在它上方近处有一个N极朝下的条形磁铁,铜环始终静止。关于铜环对桌面的压力F和铜环重力G的大小关系,下列说法中正确的是(　　)

A.当条形磁铁靠近铜环时,F>G

B.当条形磁铁远离铜环时,F<G

C.无论条形磁铁靠近还是远离铜环,F=G

D.无论条形磁铁靠近还是远离铜环,F>G

9.()如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平,其轴线与胶木盘A的轴线OO'重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO'沿箭头所示方向加速转动,则(深度解析)

A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大

B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小

C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小

D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大

10.(2020甘肃靖远一中高二上期中,)如图甲所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以按如图乙所示规律变化的电流,t=0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)。在t1~t2时间内,对于线圈B,下列说法中正确的是(　　)

A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势

B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势

C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势

D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势

11.(2020湖北随州一中高二上期中,)如图所示,圆形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是(　　)

A.线圈a中将产生顺时针方向的感应电流(俯视)

B.穿过线圈a的磁通量变小

C.线圈a有扩张的趋势

D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大

12.(2020江苏泰州高二期末,改编,)(多选)如图(a)所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为正方向。螺线管与导线框cdef相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图(b)所示规律变化时(　　)

A.在t1~t2时间内,L内有逆时针方向的感应电流

B.在t3~t4时间内,L内有逆时针方向的感应电流

C.在t1~t2时间内,L有扩张趋势

D.在t3~t4时间内,L有扩张趋势

二、非选择题

13.(2020河南洛阳第一高级中学高二上月考,)如图所示,G为指针在中央的灵敏电流计,连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)。今使它与一螺线管串联进行电磁感应实验,则图(2)中的条形磁铁的运动方向是　　　　;图(3)中电流计的指针将向　　　　偏转;图(4)中的条形磁铁上端为　　　　极。 

14.(2020福建莆田八中高二上月考,)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方,如图所示,在下列两种情况下,悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较:

(1)当滑动变阻器的滑片不动时,拉力　　　　。 

(2)当滑动变阻器的滑片向右移动时,拉力　　　　。(均填“变大”“不变”或“变小”) 

答案全解全析

1.C　当直导线中的电流逐渐增大时,电流产生的磁场增强,穿过环形导线的磁通量增加,由楞次定律可知,环形导线有收缩和远离直导线的趋势,选项A、B错误;当直导线中的电流增大时,穿过环形导线的磁通量向里且增加,产生的感应电流的磁场方向向外,故产生逆时针方向的感应电流,选项C正确,D错误。

2.B　小线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方的过程中,磁通量先向上减小后向下增大;根据楞次定律的“增反减同”原则,可判断小线圈中感应电流的方向始终沿逆时针(从上往下看)。选项B正确,A、C、D错误。

3.D　当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流;根据楞次定律可知,感应电流要阻碍磁通量的增大:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方式进行阻碍,选项D正确。

4.B　当磁铁靠近两环时,通过两环的磁通量变大,由楞次定律结合安培定则可得两环的感应电流方向沿逆时针(从右向左看);两环处于条形磁铁的磁场中,受到的安培力均向左。由于两环中的电流方向相同,所以两环相互吸引,间距减小,选项B正确。

5.B　在3位置线圈完全进入磁场区域,磁通量不变,不再有感应电流,线圈不受安培力,所以a1=a3。在2、4位置时,由于线圈进出磁场引起磁通量的变化,从而产生感应电流,安培力要阻碍线圈的相对运动,所以安培力方向均竖直向上;因为线圈在4位置时速度更大,安培力更大,所以a1=a3>a2>a4,选项B正确。

6.A　圆环从位置Ⅰ由静止开始向下运动到落到磁铁下方位置Ⅱ的过程中,穿过圆环的磁通量先增加再减小,根据楞次定律可知,圆环产生的感应电流的磁场先阻碍磁通量增加再阻碍其减小,磁铁先是排斥圆环,阻碍其磁通量增大,后是吸引圆环,阻碍其磁通量减小。故两种情况下,细线的拉力都大于mg,即T1>mg,T2>mg,选项A正确。

方法技巧　阻碍相对运动——“来拒去留”,如:磁铁靠近,是斥力;磁铁远离,是引力。

7.A　当条形磁铁从高处下落接近闭合回路时,穿过回路的磁感线方向向下,且磁通量不断增加,根据楞次定律可知,感应电流所产生的效果总要阻碍原磁通量的变化——增加,阻碍磁通量增加可以通过减小回路面积来实现,故P、Q将互相靠拢,选项A正确,B错误;产生感应电流的原因是条形磁铁的下落使回路中的磁通量增加,为了反抗磁铁的下落,根据“来拒去留”可知,感应电流的磁场给条形磁铁一个向上的、阻碍其下落的阻力,使磁铁下落的加速度小于g,选项C、D错误。

8.AB　当条形磁铁的N极向下靠近铜环时,穿过铜环的向下的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则可知,铜环中产生逆时针方向的感应电流,铜环上端相当于N极,与磁铁下端的极性相同,存在斥力,所以铜环对桌面的压力F大于铜环重力G,选项A正确;当条形磁铁的N极远离铜环时,穿过铜环向下的磁通量减小,根据楞次定律结合安培定则可知,铜环中产生顺时针方向的感应电流,铜环上端相当于S极,与磁铁下端的极性相反,存在引力,所以铜环对桌面的压力F小于铜环重力G,选项B正确,C、D错误。

9.B　胶木盘A由静止开始绕其轴线OO'沿箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流增大,根据右手螺旋定则知,通过金属圆环B的磁通量向下且增大,根据楞次定律可知,引起的感应电流阻碍磁通量的增大,知金属环B的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小,选项B正确,A、C、D错误。

方法技巧　电磁感应现象中,感应电流的“阻碍”现象之一为:回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。

10.A　在t1~t2时间内,通入线圈A的电流沿逆时针方向且增大,其内部会产生增强的竖直向上的磁场,穿过B的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流;线圈B中电流的方向与A中的电流方向相反,有排斥作用,故线圈B有扩张的趋势,选项A正确。

11.D　当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,接入电路中的电阻变小,所以流过螺线管b的电流增大,产生的磁场增强,所以穿过线圈a的磁通量变大;由安培定则可以判断出穿过线圈a的磁通量向下,根据楞次定律可知线圈a中感应电流所产生的磁场方向向上,再由右手螺旋定则可知线圈a中感应电流方向为逆时针(俯视),选项A、B错误。滑片P向下移动使得穿过线圈a的磁通量增加,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,线圈a有收缩的趋势,选项C错误。滑片P不动时,线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力;当滑片P向下滑动时,采用等效法,将线圈a和螺线管b看作两个条形磁铁,由楞次定律可以判断出两者的同名磁极相对,互相排斥,所以线圈a对水平桌面的压力变大,选项D正确。

12.AD　在t1~t2时间内,穿过螺线管的磁通量向上且逐渐增大,由楞次定律结合安培定则可知,导线框内产生的电流方向为fedc,根据右手螺旋定则,穿过圆环L的磁通量向里且增大,根据楞次定律结合安培定则可知L中产生逆时针方向的感应电流,选项A正确。在t3~t4时间内,穿过螺线管向下的磁通量减小,根据楞次定律结合安培定则可知,在导线框中的电流方向为fedc,根据右手螺旋定则,穿过圆环L的磁通量向里且减小,根据楞次定律结合安培定则可知,在金属圆环L中产生顺时针方向的感应电流,选项B错误。在t1~t2时间内,穿过圆环L的磁通量向里且增大,由楞次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量增大的目的,故有收缩的趋势,选项C错误。在t3~t4时间内,穿过圆环L的磁通量向里且减小,依据楞次定律的推论“增缩减扩”,知环L有扩张趋势,选项D正确。

13.答案　向下　右　N

解析　由题图(1)可知,当电流从电流计的左接线柱流入时,指针向左偏。图(2)中指针向左偏,可知感应电流的方向在螺线管中是由上到下的,螺线管上端为S极,根据楞次定律知,条形磁铁向下运动。图(3)中,当条形磁铁的N极向下插入时,根据楞次定律可知,螺线管上端为N极,则螺线管中感应电流方向由下到上,则指针向右偏。图(4)中指针向右偏,则螺线管中感应电流的方向从下到上,螺线管上端为N极;条形磁铁向上运动,则由楞次定律可知,磁铁下端为S极,上端为N极。

14.答案　(1)不变　(2)变小

解析　(1)滑动变阻器的滑片不移动时,电路中电流没有变化,则铅球中没有感应电流出现,拉力保持不变。

(2)当滑动变阻器的滑片向右移动时,电路中电流增大,磁场增强,穿过铅球的磁通量变大,由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥,则拉力变小。