楞次定律的综合应用

楞次定律的综合应用1.如图所示，金属杆ab静止放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的磁场中，当磁感应强度均匀增大时，金属杆ab总保持静止．则()A．杆中感应电流方向从b到aB．杆中感应电流大小保持不变C．金属杆所受安培力大小保持不变D．金属杆所受安培力水平向右2.如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向外．直径处于水平位置的半圆形铝框，沿竖直平面由静止开始下落．不计阻力，a、b两端落到地面的次序是()A．a先于bB．b先于aC．a、b同时落地D．无法判定3.如图所示，MN是一根固定的通电直导线，电流方向由N到M，今将一金属框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为()A．受力沿x轴正向B．受力沿x轴负向C．受力沿y轴正向D．受力沿y轴负向4.汽车自动控制刹车系统(ABS)的原理如图所示．铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体(极性如图)，M是一个电流检测器．当车轮带动齿轮P转动时，靠近线圈的铁齿被磁化，使通过线圈的磁通量增大，铁齿离开线圈时又使通过线圈的磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流，感应电流经电子装置放大后即实现自动控制刹车．齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中，通过M的感应电流的方向()A．总是从左向右的B．总是从右向左的C．先从右向左，然后从左向右D．先从左向右，然后从右向左5.如图，一光滑的平面上，右方有一条形磁铁，一金属环以初速度v沿磁铁的中线向右滚动，则以下说法正确的是()A．环的速度越来越小B．环保持匀速运动C．环运动的方向将逐渐偏向条形磁铁的N极D．环运动的方向将逐渐偏向条形磁铁的S极6.闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是()A．向右进入磁场B．向左移出磁场C．以ab为轴转动D．以cd为轴转动7.如下图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是()A．保持静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向8.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向右9.如下图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()A．导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBAB．导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动10.如下图所示，纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线．虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场．AB右侧有圆线圈C.为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是()A．向右匀速运动B．向左匀速运动C．向右加速运动D．向右减速运动11.如下图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．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12.如图所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是()A．向左平动进入磁场B．向右平动退出磁场C．沿竖直方向向上平动D．沿竖直方向向下平动13.如下图所示，一根长导线弯曲成如图所示形状，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是()A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有顺时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的竖直线中的张力不变D．金属环C仍能保持静止状态14.如图所示，A是长直密绕通电螺线管．小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()A．B．C．D．四、多选题(共10小题,每小题5.0分,共50分)15.如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c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16.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动．则PQ所做的运动可能是(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．向右匀加速运动B．向左匀加速运动C．向右匀减速运动D．向左匀减速运动17.如下图甲所示，等离子气流从左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有如下图乙所示变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是()A．0～1s内ab、cd导线互相排斥B．1s～2s内ab、cd导线互相吸引C．2s～3s内ab、cd导线互相吸引D．3s～4s内ab、cd导线互相排斥18.如图是顺德区首届中学生创意物理实验设计展评活动中某学生设计并获得一等奖的作品《小熊荡秋千》．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，C、D的两端用柔软的细导线吊了两个铜线圈P、Q(Q上粘有一张小熊的图片)，并组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．关于此作品，以下说法正确的是()A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止19.图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里．若电流计G中有电流通过，则ab棒的运动可能是(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．向左匀速运动B．向右匀速运动C．向左匀加速运动D．向右匀减速运动20.如图所示装置中，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大，导体棒匀速切割磁感线时，感应电流恒定)()A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动21.如图所示，光滑U形金属框架放在水平面内，上面放置一导体棒，有匀强磁场B垂直框架所在平面，当B发生变化时，发现导体棒向右运动，下列判断正确的是()A．棒中电流从b→aB．棒中电流从a→bC．B逐渐增大D．B逐渐减小22.(多选)如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置。导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大))()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动23.如图所示，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中通有变化的电流，电流变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则()A．t1时刻，FN>GB．t2时刻，FN>GC．t3时刻，FN<GD．t4时刻，FN<G24.如图甲所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是()A．0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4分卷II二、简答题(共2小题,每小题10.0分,共20分)25.如下图所示，在竖直向下的磁场中，水平放置着闭合电路abcd.其中ab、cd两边的长度可以变化．当bc向右运动时(ad不动)，用两种方法分析通过灯泡L的电流的方向．26.如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？答案解析1.【答案】B【解析】整个装置所在平面的磁感应强度均匀增大，磁通量增加，根据楞次定律，杆中感应电流方向是从a到b，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律，由于磁感应强度均匀变化，故在回路中会产生恒定的电流，选项B正确；根据安培力公式F＝BIL，磁感应强度均匀增加，故杆所受到的安培力大小也逐渐变大，选项C错误；根据左手定则，杆所受安培力水平向左，选项D错误．2.【答案】A【解析】下落时虽然只有感应电动势没有安培力，但正电荷向a端运动、负电荷向b端运动，a端受电场力向下，加速度大，先落地．3.【答案】A【解析】根据安培定则可得，MN右侧磁场方向为垂直纸面向里，左侧磁场方向垂直纸面向外，并且左侧磁通量大于右侧穿过金属框的磁通量，所以穿过线框整体磁通量垂直纸面向外增大，根据楞次定律，线圈要向右移动，才能阻碍原磁场磁通量的增大，故A正确．4.【答案】C【解析】因为穿过线圈的磁通量方向与磁铁内部的磁场方向相同，均从右指向左，铁齿靠近线圈时，铁齿的右端是S极，铁齿单独产生的磁场方向指向铁齿即与原磁场同向，所以在图示时刻，穿过线圈的磁通量最大，随着齿轮的转动磁通量先减小后增大，当下一个铁齿正对线圈时，磁通量又达到最大，结合楞次定律可知，该过程中，通过M的感应电流的方向先从右向左，然后从左向右，选项C正确．5.【答案】A【解析】由于金属环的移动，导致产生感应电动势，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其速度越来越小，故A正确，B错误；运动的金属环受到安培力，与速度方向相反，与磁场方向垂直，因此金属环做直线运动，不会偏向磁铁的N极或S极，故C、D错误；故选A.6.【答案】B【解析】ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a指向b，当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，故A错误，B正确．当以ab或cd为轴转动时，在题图所示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，故C、D错．7.【答案】C【解析】根据题图所示电路，线框ab所处位置的磁场是水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少．Φ＝BSsinθ，θ为线框平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化，则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大，而使穿过线圈的磁通量增加，则C正确．8.【答案】B【解析】两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，AB向右运动，闭合回路磁通量增加，由安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.再根据左手定则，判定导体棒CD受到的磁场力向右；AB受到的磁场力向左．9.【答案】A【解析】根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外，下方的磁场方向垂直于纸面向里，而且越靠近导线磁场越强．所以闭合导线框ABC在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当增大到BC边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当增大到A点与导线重合时，达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向内，再向外，最后向内，所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA，A正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B错误；根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零．C、D错误．10.【答案】C【解析】C中若产生顺时针方向的感应电流，由右手螺旋定则得，其中心轴线产生的磁场B1方向垂直纸面向里；若MN向右运动，由右手定则得产生感应电流方向为N→M→A→B→N，对AB导线由右手螺旋定则得在AB右侧产生磁场B2方向垂直纸面向外．由于B1、B2方向相反，根据楞次定律知B1应阻碍B2的增强，所以MN应向右加速运动．同理可得MN也可向左减速运动．只有C正确．11.【答案】D【解析】MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，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向右，B被A排斥，D正确，A、B、C错误．12.【答案】A【解析】由题可知，ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手定则判断出ab边中感应电流的方向是a→b，再根据右手定则判断线圈向左平动切割磁感线．故A正确，B错误．当线圈沿竖直方向向上或向下平动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流产生，ab边不受磁场力作用．故C、D错误．故选A.13.【答案】D【解析】导线中的电流在金属环C内产生的合磁通量向里，故电流I增大的过程中，金属环C的磁通量向里增大，由安培定则及楞次定律知金属环中有逆时针方向的感应电流，故A、B选项错；由对称性及左手定则知金属环受到了竖直向下的安培力的作用且随着电流I增大而增大，金属环C仍能保持静止状态，故C项错，D项正确．14.【答案】C【解析】小线圈B在接近和穿出通电螺线管时，其磁通量发生变化，将有感应电流产生，当小线圈B在螺线管内部运动时，由于内部是匀强磁场，其磁通量不发生变化，故无电流．A、B错误；根据电流的方向可知，选项D错误，故本题正确选项为C.15.【答案】BC【解析】当导体棒匀速运动时，导体棒ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过线圈c的磁通量不变，c中无感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管吸引，A错；当导体棒减速运动时，导体棒ab中产生的感应电流逐渐减小，螺线管产生的磁场逐渐减小，穿过线圈c的磁通量减小，由楞次定律知，c中有电流，且受力向右，被螺线管吸引，B、C对；当导体棒加速运动时，线圈中有电流，且受力向左，被螺线管排斥，D错．16.【答案】BC【解析】MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，由楞次定律可知，线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加；再由右手螺旋定则与楞次定律可知，PQ可能是向左加速运动或向右减速运动．故B、C正确，A、D错误．故选：B、C.17.【答案】BD【解析】根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a向b的．在0～2s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增大，由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的，根据ab、cd内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，A错误，B正确；在2s～4s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由d向c的，根据电流的流向关系可知两导线相互排斥，C错误，D正确．18.【答案】AB【解析】P向右摆动的过程中，穿过线圈向左的磁通量减小，根据楞次定律可得P中的电流方向为顺时针方向，Q中的电流向外，根据左手定则可得Q受到的安培力向右，所以Q向右摆动，A、B正确，C、D错误．19.【答案】CD【解析】当电流计中有电流通过时，说明左边的电流是从下向上流的，由右手螺旋定则可得出此感应电流的磁场方向为，从上向下，若ab匀速运动，右边线圈中产生的感应电流是恒定的，则左边线圈中不会产生感应电流，所以A、B错误，若ab向右做匀减速运动，右边线圈中的电流是从上向下减小，故穿过左边线圈的磁通量在从上向下减小，该线圈中会产生一个从上向下的磁场，D正确，当ab向左做匀加速运动，同样会在左边的线圈中产生一个从上向下的磁场，故C正确．20.【答案】BD【解析】ab杆匀速运动时，ab杆中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A不正确；ab杆向右加速运动时，L2中的磁通量向下，增大，通过cd杆的电流方向由c→d，cd杆向右移动，B正确；同理可得C不正确，D正确．21.【答案】BD【解析】ab棒是因“电”而“动”，所以ab棒受到的安培力向右，由左手定则可知电流方向a→b，故B正确，由楞次定律可知B逐渐减小，D正确．故选BD.22.【答案】BC【解析】欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此，对于前者，应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动，故应选B、C.(注意：匀速运动只能产生恒定电流；匀变速运动产生均匀变化的电流)．