2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 习题课 楞次定律的应用课下作业（含解析）新人教版选修3-2

习题课楞次定律的应用随堂演练1(楞次定律的基本应用)如图47所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(n极朝上，s极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是图47a总是顺时针b总是逆时针c先顺时针后逆时针d先逆时针后顺时针解析取导体圆环为研究对象，磁铁下落过程中原磁场方向是向上的，穿过圆环的磁通量先增加后减少，由楞次定律可判断出选项c正确。答案c2(楞次定律的拓展应用)如图48所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙移至相同高度h处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的图48a三者同时落地b甲、乙同时落地，丙后落地c甲、丙同时落地，乙后落地d乙、丙同时落地，甲后落地解析在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选d。答案d3(楞次定律的拓展应用)如图49所示，一个有弹性的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，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积s和橡皮绳的长度l将图49as增大，l变长 bs减小，l变短cs增大，l变短 ds减小，l变长解析当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增加，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加：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离通电直导线的方式进行阻碍，故d正确。答案d4(“一定律三定则”的综合应用)如图410所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒mn在导轨上水平向右加速滑动时，正对电磁铁a的圆形金属环b中(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)图410a有感应电流，且b被a吸引b无感应电流c可能有，也可能没有感应电流d有感应电流，且b被a排斥解析mn向右加速滑动，根据右手定则，mn中的电流方向从nm，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁a的磁场方向水平向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，b环中的感应电流产生的磁场方向水平向右，b被a排斥。d正确，a、b、c错误。答案d限时检测题组一楞次定律的基本应用1如图411所示，在磁感应强度大小为b、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点，并可绕o点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是图411aabcdabdcbadc先是dcbad，后是abcdad先是abcda，后是dcbad解析对象金属线框金属线框运动过程右侧最高点最低点最低点左侧最高点判断b方向竖直向上竖直向上判断变化减少增加由楞次定律判断感应电流的磁场方向阻碍磁通量减少感应电流的磁场方向垂直线框平面向右上方阻碍磁通量增加，感应电流的磁场方向垂直线框平面向右下方由安培定则判断感应电流的方向dcbaddcbad答案b2如图412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中通以如图乙所示的变化电流，t0时电流方向为顺时针(如图甲中箭头所示)。在t1t2时间内，对于线圈b，下列说法中正确的是图412a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，线圈有收缩的趋势答案a3如图413所示，线圈abcd所在平面与磁感线平行，在线圈以ab边为轴顺时针(由下往上看)转过180的过程中，线圈中感应电流的方向为图413a沿abcda b沿dcbadc先沿abcda，后沿dcbad d先沿dcbad，后沿abcda解析根据右手定则可知，由平行位置开始转90时，增加，电流方向为dcbad，由90转到180过程中，减少，电流方向为abcda。答案d题组二楞次定律的拓展应用4(多选)如图414所示，通电螺线管n置于闭合金属环m的轴线上，当n中的电流突然减小时，则图414a环m有缩小的趋势b环m有扩张的趋势c螺线管n有缩短的趋势d螺线管n有伸长的趋势解析对通电螺线管，当通入的电流突然减小时，螺线管每匝间的相互吸引也减小，所以匝间距增大；对金属环，穿过的磁通量也随之减少，由于它包围通电螺线管的内外磁场，只有减小面积才能阻碍磁通量的减少，金属环有缩小的趋势。选项a、d正确。答案ad5(多选)如图415所示，线圈m和线圈n绕在同一铁芯上。m与电源、开关、滑动变阻器相连，p为滑动变阻器的滑动触头，开关s处于闭合状态，n与电阻r相连。下列说法正确的是图415a当p向右移动时，通过r的电流的方向为b到ab当p向右移动时，通过r的电流的方向为a到bc断开s的瞬间，通过r的电流的方向为b到ad断开s的瞬间，通过r的电流的方向为a到b解析根据安培定则可知m线圈内磁场方向向左，当滑动变阻器的滑动触头p向右移动时，滑动变阻器的有效电阻减小，m线圈中电流增大，磁感应强度增大，穿过n线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知n线圈中产生感应电流通过r的方向为b到a，a正确，b错误；断开s的瞬间，m线圈中的电流突然减小，穿过n线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知n线圈中产生的感应电流方向为a到b，c错误，d正确。答案ad6如图416所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是图416a磁铁插向左环，横杆发生转动b磁铁插向右环，横杆发生转动c无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动d无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动，右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动。答案b7如图417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。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为ft1和ft2，重力加速度大小为g，则图417aft1mg，ft2mgbft1mg，ft2mgcft1mg，ft2mgdft1mg，ft2mg解析当圆环经过磁铁上端时，磁通量增加，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有ft1mg。当圆环经过磁铁下端时，磁通量减少，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力，因此有ft2mg，所以只有a正确。答案a8(多选)如图418甲所示，圆形线圈p静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管q，p和q共轴，q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，p所受的重力为g，桌面对p的支持力为fn，则图418at1时刻，fng bt2时刻，fngct3时刻，fng dt4时刻，fng解析t1时刻线圈q中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈p的磁通量增加，p有远离q的趋势，受到q的排斥作用，设这个力大小为f，则有fn fg，即fng，a选项正确；t2时刻q中电流恒定，线圈p中磁通量不变，不产生感应电流，p只受重力g与桌面支持力fn作用而平衡，有fng，故b选项错；同理在t4时刻q中电流恒定，有fn g，d选项正确；t3时刻q中电流变化，p中磁通量变化，产生感应电流，但q中i0，对p无磁场力作用，仍是fng，故c选项错。答案ad9如图419所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线框。当一竖直放置的条形磁铁从线框中线ab正上方等高快速经过时，若线框始终不动，则关于线框受到的支持力fn及在水平方向运动趋势的判断正确的是图419afn先小于mg后大于mg，运动趋势向左bfn先大于mg后小于mg，运动趋势向左cfn先小于mg后大于mg，运动趋势向右dfn先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析条形磁铁从线框正上方由左向右运动的过程中，线框中的磁通量先增加后减少，根据楞次定律的“来拒去留”可知，线框先有向下和向右的趋势，后有向上和向右的趋势；故线框受到的支持力先大于重力后小于重力，同时运动趋势向右，故选d。答案d10如图420所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是图420an极向纸内，s极向纸外，使磁铁绕o点转动bn极向纸外，s极向纸内，使磁铁绕o点转动c磁铁在线圈平面内顺时针转动d磁铁在线圈平面内逆时针转动解析当n极向纸内，s极向纸外转动时，穿过线圈的磁场从无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，a选项正确；当n极向纸外，s极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，感应电流方向为顺时针，b选项错误；当磁铁在线圈平面内绕o点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，c、d选项错误。答案a11(多选)如图421所示，在水平面上有一固定的u形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则图421a若磁场方向竖直向上并增大时，杆ab将向右移动b若磁场方向竖直向上并减小时，杆ab将向右移动c若磁场方向竖直向下并增大时，杆ab将向右移动d若磁场方向竖直向下并减小时，杆ab将向右移动解析不论磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增加，由楞次定律知杆ab将向左移动，反之，杆ab将向右移动，选项b、d正确。答案bd12磁悬浮列车是一种靠磁力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车，如图422所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a和b，当滑动变阻器r的滑动头c向左滑动时图422aa向左摆，b向右摆 ba向右摆，b向左摆ca向左摆，b不动 da向右摆，b不动解析通电螺线管内部的磁场近似为匀强磁场。当滑动变阻器r的滑动头c向左滑动时，电路中的电流变大，螺线管产生的磁场逐渐增强，穿过a的磁通量变大，根据楞次定律可知，a向左摆动；b处于螺线管内部，其周围的磁场为匀强磁场，方向水平向左，圆环中虽然也产生感应电流，但根据左手定则可判断出，安培力与b在同一个平面内，产生的效果是使其面积缩小，并不使其摆动，所以c项正确。答案c题组三“三定则一定律”的综合应用13如图423所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分别放入两个完全一样的水平金属圆盘a和b。它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷把它们相连。当圆盘a转动时图423a圆盘b总是与a沿相同方向转动b圆盘b总是与a沿相反方向转动c若b1、b2同向，则a、b转向相同d若b1、b2反向，则a、b转向相同解析当圆盘a转动时，由于切割磁感线而产生感应电流，该电流流入b盘中，在磁场中由于受安培力b盘会转动。但若不知b1、b2的方向关系，则b盘与a盘的转向关系将无法确定。故a、b错，设b1、b2同向且向上，a盘逆时针转动，则由右手定则可知a盘中的感应电流由aa，b盘受力将顺时针转动，故c错，同理可判定d项正确。答案d14(多选)如图424所示，金属导轨上的