高中物理 第四章第三節(jié) 《楞次定律》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2

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111 2013-2014學(xué)年高中物理 第四章第三節(jié) 楞次定律知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2 1．(2013寧夏銀川一中高二檢測(cè))在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原來磁場(chǎng)的變化 B．閉合線框放在變化的磁場(chǎng)中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．閉合線框放在變化的磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是跟原來磁場(chǎng)的方向相反 解析：選BCD.由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是原磁通量的變化，并不一定與原磁場(chǎng)方向相反，故選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤；若閉合線框平行于磁場(chǎng)放置，則無論是磁場(chǎng)變化，還是線框做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，穿過閉合線框的磁通量都不變，都不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．所以選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤．故選BCD. 2. 老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察：如圖所示，一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是(　　) A．磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B．磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C．無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) D．無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選B.左環(huán)沒有閉合，在磁鐵插入過程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．右環(huán)閉合，在磁鐵插入過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．故選B. 3. (2013河北省冀州中學(xué)高二上學(xué)期期末)電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示．現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　) A．從a到b，上極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，上極板帶正電 D．從b到a，下極板帶正電 解析：選D.在磁體自由下落，N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁通量方向向下且在增大，根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針繞向(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電，故選D. 4. 如圖所示，導(dǎo)體AB、CD可在水平軌道上自由滑動(dòng)，且兩水平軌道在中央交叉處互不相通．當(dāng)導(dǎo)體棒AB向左移動(dòng)時(shí)(　　) A．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳到B B．AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锽到A C．CD向左移動(dòng) D．CD向右移動(dòng) 解析：選AD.由右手定則可判斷AB中感應(yīng)電流方向?yàn)锳到B，從而CD中電流方向?yàn)镃到D.導(dǎo)體CD所受安培力方向由左手定則判斷知向右，所以CD向右移動(dòng)．故選AD. 5．如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下．在ef左側(cè)的無磁場(chǎng)區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)．當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場(chǎng)左邊界ef處由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)后，圓環(huán)L有________(選填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì)，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流________(選填“變大”、“變小”或“不變”)． 解析：由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則abdc回路中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場(chǎng)，隨著金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)，穿過圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；又由于金屬棒向右運(yùn)動(dòng)的加速度減小，單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減?。? 答案：收縮　變小 一、選擇題 1．(單選)如圖所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場(chǎng)方向放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將它從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(　　) A．向左拉出和向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向相反 B．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時(shí)針方向 C．向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時(shí)針方向 D．將圓環(huán)拉出磁場(chǎng)過程中，環(huán)全部處在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有感應(yīng)電流產(chǎn)生 解析：選B.圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向，取決于圓環(huán)中磁通量變化的情況，不論向左或向右將圓環(huán)拉出磁場(chǎng)，圓環(huán)中垂直紙面向里的磁感線都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原來磁場(chǎng)方向相同，即都垂直紙面向里，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向．圓環(huán)全部處在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，但環(huán)中磁通量不變，只有圓環(huán)離開磁場(chǎng)，環(huán)的一部分在磁場(chǎng)中，另一部分在磁場(chǎng)外時(shí)，環(huán)中磁通量才發(fā)生變化，環(huán)中才有感應(yīng)電流．故選B. 2. (多選)如圖所示，光滑U形金屬框架放在水平面內(nèi)，上面放置一導(dǎo)體棒，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直框架所在平面，當(dāng)B發(fā)生變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是(　　) A．棒中電流從b→a　　　　　 B．棒中電流從a→b C．B逐漸增大 D．B逐漸減小 解析：選BD.ab棒是因“電”而“動(dòng)”，所以ab棒受到的安培力向右，由左手定則可知電流方向a→b，故B正確，由楞次定律可知B逐漸減小，D正確．故選BD. 3．(單選)一磁鐵自上向下運(yùn)動(dòng)，穿過一閉合導(dǎo)電回路，如圖所示．當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)到a處和b處時(shí)，回路中感應(yīng)電流的方向分別是(　　) A．順時(shí)針，逆時(shí)針 B．逆時(shí)針，順時(shí)針 C．順時(shí)針，順時(shí)針 D．逆時(shí)針，逆時(shí)針 解析：選B.當(dāng)磁鐵接近線圈時(shí)，線圈中的磁通量向下增加，由“增反減同”，得知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，再由安培定則知線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針；當(dāng)磁鐵從線圈中穿出時(shí)，原磁場(chǎng)方向不變?nèi)韵蛳拢┻^線圈的磁通量要減少，根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，由安培定則知感應(yīng)電流為俯視順時(shí)針，故選B. 4．(單選)英國物理學(xué)家保羅狄拉克在1931年利用數(shù)學(xué)公式預(yù)言磁單極子存在．如圖所示，如果有一個(gè)磁單極子(單N極)從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)穿過線圈后從b點(diǎn)飛過．那么(　　) A．線圈中感應(yīng)電流的方向是沿PMQ方向 B．線圈中感應(yīng)電流的方向是沿QMP方向 C．線圈中感應(yīng)電流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向 D．線圈中感應(yīng)電流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向 解析：選B.將磁單極子(單N極)，理解為其磁感線都是向外的，根據(jù)楞次定律和安培定則可知選項(xiàng)B正確． 5．(多選)兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)A以如圖所示的方向繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度發(fā)生變化時(shí)，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流，則(　　) A．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小 B．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大 C．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小 D．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大 解析：選BC.選取A環(huán)研究，若A環(huán)帶正電，且轉(zhuǎn)速增大，則使穿過環(huán)面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向外，故B正確，A錯(cuò)誤；若A環(huán)帶負(fù)電，且轉(zhuǎn)速增大，則使穿過環(huán)面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向里，B環(huán)中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為順時(shí)針方向，故D錯(cuò)誤，C正確．故選BC. 6．(多選)如圖所示，通電螺線管N置于閉合金屬環(huán)M的軸線上，當(dāng)N中的電流突然減小時(shí)，則(　　) A．環(huán)M有縮小的趨勢(shì) B．環(huán)M有擴(kuò)張的趨勢(shì) C．螺線管N有縮短的趨勢(shì) D．螺線管N有伸長的趨勢(shì) 解析：選AD.對(duì)通電螺線管，當(dāng)通入的電流突然減小時(shí)，螺線管每匝間的相互吸引力也減小，所以匝間距增大；對(duì)金屬環(huán)，穿過的磁通量也隨之減少，由于內(nèi)外磁場(chǎng)從兩方向穿過金屬環(huán)，面積減小才能阻礙磁通量的減少，金屬環(huán)有縮小的趨勢(shì)，故選AD. 7．(單選)如圖所示，兩個(gè)相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上，當(dāng)一條形磁鐵向左運(yùn)動(dòng)靠近兩環(huán)時(shí)，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變大 B．同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變小 C．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距變小 D．同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，間距變大 解析：選B.當(dāng)條形磁鐵向左運(yùn)動(dòng)靠近兩環(huán)時(shí)，兩環(huán)中的磁通量都增加，根據(jù)楞次定律，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)都要阻礙磁鐵相對(duì)環(huán)的運(yùn)動(dòng)，即阻礙“靠近”，那么兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)，又由于兩環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同，兩平行的同向電流間有相互吸引的磁場(chǎng)力，因而兩環(huán)間的距離要減小．故選B. 8．(單選)如圖所示，銅質(zhì)金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落，在下落過程中，下列判斷中正確的是(　　) A．金屬環(huán)在下落過程中的機(jī)械能守恒 B．金屬環(huán)在下落過程中動(dòng)能的增加量小于其重力勢(shì)能的減少量 C．金屬環(huán)的機(jī)械能先減小后增大 D．磁鐵對(duì)桌面的壓力始終大于其自身的重力 解析：選B.金屬環(huán)在穿越磁鐵的過程中，環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生的安培力對(duì)環(huán)來講是阻力，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，A、C錯(cuò)誤，B正確；由牛頓第三定律知，環(huán)對(duì)磁鐵的磁場(chǎng)力是向下的，但環(huán)到條形磁鐵中間的瞬間無感應(yīng)電流，此時(shí)相互作用力為0，故D錯(cuò)誤．故選B. ☆9.(單選)如圖甲所示，兩個(gè)閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，t＝0時(shí)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針(如圖中箭頭所示)，在t1～t2時(shí)間內(nèi)，對(duì)于線圈B，下列說法中正確的是(　　) A．線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì) B．線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢(shì) C．線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì) D．線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢(shì) 解析：選A.t1～t2時(shí)間內(nèi)，線圈A中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，根據(jù)安培定則可知在線圈A內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，線圈外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，線圈B的磁通量是穿出的．由于線圈A中的電流增加，故穿過線圈B的磁通量增加，因而根據(jù)楞次定律，在線圈B中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，并且線圈B有擴(kuò)張的趨勢(shì)，故A正確，B、C、D都錯(cuò)誤． ☆10.(多選)如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn) B．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢(shì) C．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn) D．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn) 解析：選BD.當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí)，金屬棒中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)．又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢(shì)． 當(dāng)金屬棒ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb＞φa，電流沿逆時(shí)針方向．由金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度增大，可知金屬棒ab兩端的電壓不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時(shí)針方向的，并且場(chǎng)強(qiáng)不斷增強(qiáng)，所以右邊的線圈中向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路中的感應(yīng)電流的方向應(yīng)沿逆時(shí)針方向，而在右線圈繞成的電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上．把這個(gè)線圈看做電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)．故選BD. 二、非選擇題 11．如圖所示，在水平桌面上有一金屬圓環(huán)，當(dāng)用一條形磁鐵由上向下插向圓環(huán)時(shí)，試問： (1)圓環(huán)對(duì)桌面的壓力怎樣變化？ (2)圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)還是擴(kuò)張的趨勢(shì)？ 解析：(1)根據(jù)楞次定律的推廣含義“來拒去留”，圓環(huán)與磁鐵之間相互排斥，從而使圓環(huán)對(duì)桌面的壓力變大． (2)根據(jù)楞次定律的推廣含義“增縮減擴(kuò)”，磁鐵插向圓環(huán)時(shí)，穿過圓環(huán)的磁通量增加，所以圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)． 答案：見解析 12．如圖所示，在兩根平行長直導(dǎo)線M、N中，通以同方向同大小的電流I，導(dǎo)線框abcd和兩導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導(dǎo)線垂直的方向，自右向左在兩導(dǎo)線間勻速運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過程中，線框中感應(yīng)電流方向怎樣？ 解析：線框在兩電流中線OO′的右側(cè)時(shí)，穿過線框的合磁通量垂直紙面穿出，線框左移，合磁通量變小，為了阻礙這個(gè)方向的磁通量減小，感應(yīng)電流的方向就是abcd. 當(dāng)線框跨越兩電流中線OO′時(shí)，線框的合磁通量由穿出變?yōu)榇┤?，感?yīng)電流還是abcd. 線框再左移，線框合磁通量穿入且增加，感應(yīng)電流方向還是abcd. 所以線框中感應(yīng)電流方向始終是abcd. 答案：始終是abcd 111