2020學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時提升作業(yè)二 4.3 楞次定律 新人教版選修3-2

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1、課時提升作業(yè) 二 楞次定律 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分) 1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法正確的是 (　　) A.根據(jù)楞次定律知:感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量 B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱 C.感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同,也可能相反 D.當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時,必須用安培定則確定感應(yīng)電流的方向 【解題指南】解答本題要注意以下三點(diǎn): (1)楞次定律的實(shí)質(zhì)是確定了感應(yīng)磁場是要阻礙原磁場的變化。 (2)若原磁場增大則感應(yīng)磁場與原磁場反向;若原磁場減小則感應(yīng)磁場與原磁場同向。 (3)磁場與電

2、流的關(guān)系用安培定則來確定。 【解析】選C。由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,A錯誤;感應(yīng)電流的磁場總是阻礙電路中的原磁通量的變化,不是阻礙原磁場的變化,B錯誤;由楞次定律知,如果是因磁通量的減少而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同,阻礙磁通量的減少;如果是因磁通量的增加而引起的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反,阻礙磁通量的增加,C正確;導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時,應(yīng)直接用右手定則確定感應(yīng)電流的方向;若閉合回路磁通量變化,由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向,然后用安培定則確定感應(yīng)電流的方向,D錯誤。 2.(2020·成

3、都高二檢測) 如圖表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的情景,分析各圖中感應(yīng)電流的方向,在導(dǎo)體中由a→b的是(　　) 【解析】選A。以上四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動的情景,應(yīng)用右手定則判斷可得:A中電流由a→b,B中電流由b→a,C中電流沿a→c→b→a方向,D中電流由b→a。 3如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若(　　) A.金屬環(huán)向上運(yùn)動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向 B.金屬環(huán)向下運(yùn)動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方

4、向 C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向 D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向 【解析】選D。金屬環(huán)向上或向下運(yùn)動時穿過金屬環(huán)的磁通量不變,由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項(xiàng)A、B錯誤;金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過金屬環(huán)的合磁通量向外并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向,選項(xiàng)C錯誤;金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,穿過金屬環(huán)的合磁通量向里并且增強(qiáng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向,選項(xiàng)D正確。 4. (2020·揭陽高二檢測)邊長為h的正方形金屬導(dǎo)線框,從如圖所示位置由靜止開始下落,通過一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向水平,且垂直于線框平

5、面,磁場區(qū)高度為H,上、下邊界如圖中虛線所示,H>h,從線框開始下落到完全穿過磁場區(qū)的全過程中 (　　) A.線框中總有感應(yīng)電流存在 B.線框中感應(yīng)電流方向是先順時針后逆時針 C.線框中感應(yīng)電流方向是先逆時針后順時針 D.線框受到磁場力的方向有時向上,有時向下 【解析】選C。因?yàn)镠>h,當(dāng)線框全部處于磁場區(qū)域內(nèi)時線框內(nèi)磁通量不變,線框中無感應(yīng)電流,A錯誤;根據(jù)右手定則可知,線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流是逆時針,線框離開磁場時感應(yīng)電流是順時針,C正確,B錯誤;在C的基礎(chǔ)上結(jié)合左手定則可知,線框在進(jìn)出磁場過程中受到磁場力的方向總是向上,D錯誤。 5.閉合線圈abcd運(yùn)動到如圖所示的位置時

6、,bc邊所受到的磁場力的方向向下,那么線圈的運(yùn)動情況可能是(　　) A.向左平動進(jìn)入磁場 B.向右平動離開磁場 C.向上平動 D.向下平動 【解析】選A。當(dāng)bc受力向下時,說明感應(yīng)電流方向由b指向c,當(dāng)向左進(jìn)入磁場時,磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該與原磁場方向相反,垂直紙面向里,用右手螺旋定則可以判斷感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向。故只有A符合題意。 【總結(jié)提升】反向應(yīng)用楞次定律的技巧 有部分題目是知道感應(yīng)電流的方向,而去確定磁場是如何變化的,這是反向應(yīng)用楞次定律,應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)各個物理量之間的關(guān)系依然為楞次定律的關(guān)系。 (2)各個物理量確定的先后關(guān)系有所變化。

7、 (3)物理量確定的難度比一般的應(yīng)用楞次定律的難度稍微大點(diǎn)。 6.(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從如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速度發(fā)生變化時,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B、C。若A帶正電,則穿過B環(huán)的磁場向里,當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時,磁通量增加,由楞次定律和右手螺旋定則可判定,B中感應(yīng)電流與圖示方向相同,故A錯誤,B正確;若A帶負(fù)電,則穿過B環(huán)的磁場向外,當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時,磁通量減小,由楞次定律和右手螺旋

8、定則可判定,B中感應(yīng)電流方向與圖示方向相同,故C正確,D錯誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律。當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時,通過電流表的感應(yīng)電流方向是 (　　) A.a→G→b　　　 B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b 【解析】選D。(1)確定原磁場的方向:條形磁鐵在穿入線圈的過程中,磁場方向向下。(2)明確回路中磁通量變化情況:向下的磁通量增加。(3)由楞次定律的“增反減同”可知:線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上。(4)應(yīng)用安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針(俯視),即從b→G→a。同理

9、可以判斷:條形磁鐵穿出線圈的過程中,向下的磁通量減小,由楞次定律可得線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(俯視),電流從a→G→b。故正確答案為D。 7.(2020·揭陽高二檢測)如圖所示,兩個相同的輕質(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)動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)的運(yùn)動情況是 (　　) A.同時向左運(yùn)動,間距增大　 B.同時向左運(yùn)動,間距減小 C.同時向右運(yùn)動,間距減小　 D.同時向右運(yùn)動,間距增大 【解析】選B。當(dāng)條形磁鐵向左靠近兩環(huán)時,兩環(huán)中的磁通量都增加。根據(jù)楞次定律,兩環(huán)的運(yùn)動都要阻礙磁鐵相對環(huán)的運(yùn)動,即阻礙“靠近”,那么兩環(huán)都向左運(yùn)動。又由于兩環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同

10、,兩環(huán)相互吸引,因而兩環(huán)間距離要減小,故選項(xiàng)B正確。 8.如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動的導(dǎo)體棒ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時,導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動情況是(　　) A.一起向左運(yùn)動 B.一起向右運(yùn)動 C.ab和cd相向運(yùn)動,相互靠近 D.ab和cd相背運(yùn)動,相互遠(yuǎn)離 【解析】選C。方法一:電流增強(qiáng)時,電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場增強(qiáng),回路磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,回路產(chǎn)生逆時針方向電流;ab邊電流方向向下,所受安培力向右,cd邊電流方向向上,所受安培力向左,故ab和c

11、d相向運(yùn)動,C項(xiàng)正確。 方法二:電流增強(qiáng)時,電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場增強(qiáng),回路磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,回路要減小面積以阻礙磁通量的增加,因此,兩導(dǎo)體棒要相向運(yùn)動,相互靠近,C項(xiàng)正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 9.(22分)如圖所示,當(dāng)把滑動變阻器的滑片P從右向左端滑動時,在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從________端流進(jìn)電流表,從________端流出;在線圈B中感應(yīng) 電流的方向是從________端流進(jìn)電流表,從________端流出。 【解析】當(dāng)滑片P從右向左滑動時,電路中的電阻變大,

12、電流減小,由右手螺旋定則可知,鐵芯中向左的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小。由楞次定律可知,線圈A、B中感應(yīng)電流的磁場方向向左。再由右手螺旋定則可知,在線圈A中感應(yīng)電流的方向是從a端流進(jìn)電流表,從b端流出;在線圈B中感應(yīng)電流的方向是從d端流進(jìn)電流表,從c端流出。 答案:a　b　d　c 10.(22分)如圖所示,試探究在以下四種情況中小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向。 (1)開關(guān)S閉合時。 (2)開關(guān)S閉合后。 (3)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流增強(qiáng)。 (4)開關(guān)S斷開時。 【解析】開關(guān)S閉合時,左邊線圈的電流及磁場情況和穿過右邊線圈磁通量方向如圖所示。 (1)S閉合時,穿過右邊線圈的磁通量Φ增

13、加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流b→a,再由安培定則可知,N極指向垂直紙面向外的方向。 (2)S閉合后,穿過右邊線圈的磁通量Φ不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,小磁針不偏轉(zhuǎn)。 (3)此種情況與(1)現(xiàn)象相同,即N極指向垂直紙面向外的方向。 (4)此種情況與(1)現(xiàn)象相反,即N極指向垂直紙面向里的方向。 答案:見解析 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1. (多選)我國成功研制的一輛高溫超導(dǎo)磁懸浮高速列車的模型車的車速已達(dá)到每小時500 km,可載5人。如圖所示就是磁懸浮的原理,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A上方的空中 (　　)

14、 A.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失 B.在B放入磁場的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在 C.如A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相同 D.如A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的相反 【解析】選B、D。在線圈B放入磁場過程中,穿過線圈的磁通量從無到有,即磁通量發(fā)生了變化,在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于B線圈是用高溫超導(dǎo)材料制成的,電阻為零,故穩(wěn)定后感應(yīng)電流仍存在,B正確;B線圈受到向上的安培力而懸浮,將B看成小磁針,下端是N極,由安培定則判定B中感應(yīng)電流方向與圖中所示的相反,故D正確。 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁

15、場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi),有一個電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場,如圖所示,從ab進(jìn)入磁場時開始計(jì)時。 (1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象。 (2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有,請判斷出感應(yīng)電流的方向;若無,請說明理由。 【解題指南】(1)磁通量隨時間變化可用Φ=BS計(jì)算分析,注意分階段的S變化。 (2)感應(yīng)電流的方向用右手定則或楞次定律進(jìn)行判斷。 【解析】線框穿過磁場的過程可分為三個階段:進(jìn)入磁場階段(只有ab邊在磁場中)、在磁場中運(yùn)動階段(ab、cd兩邊都在磁場中)、離開磁場階段(只有cd邊在磁場中)。 (

16、1)①線框進(jìn)入磁場階段:t為0～,線框進(jìn)入磁場中的面積與時間成正比,S=lvt,最后為Φ=BS=Bl2。 ②線框在磁場中運(yùn)動階段:t為～,線框磁通量為Φ=Bl2,保持不變。 ③線框離開磁場階段:t為～,線框磁通量線性減小,最后為零。 磁通量隨時間變化的圖象如圖所示: (2)線框進(jìn)入磁場階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向。 線框在磁場中運(yùn)動階段,穿過線框的磁通量保持不變,無感應(yīng)電流產(chǎn)生。 線框離開磁場階段,穿過線框的磁通量減少,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向。 答案:(1)見解析　(2)線框進(jìn)入磁場階段,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向;線框在磁場中運(yùn)動階段,無感應(yīng)電流;線框離開磁場階段,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向。