2024年高二物理寒假提升（人教版）第14天 楞次定律（解析版）

第14天楞次定律（预习篇）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用理解楞次定律，会用楞次定律分析解决问题理解右手定则，会用右手定则分析解决导体棒切割磁感线的问题一、楞次定律1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．2．楞次定律中的因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．3．对“阻碍”的理解问题结论谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍(原)磁场的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响4.“阻碍”的表现形式从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．二、右手定则1.含义：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．2.右手定则的理解和应用（1）．右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．（2）．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：两两垂直3．楞次定律与右手定则的比较规律比较内容楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况联系右手定则是楞次定律的特例1．（多选）验证楞次定律实验的示意图如选项图所示，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各选项图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是()【答案】CD【解析】A选项中磁铁N极向下插入线圈，线圈中原磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知，A项错误；B选项，S极向下，线圈中原磁场方向向上，从线圈中拔出磁铁，磁通量减小，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向向上，再根据安培定则知，B项错误；同理可判断C、D项正确。2．（多选）如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面内有矩形线圈abcd，则()A．若线圈向右平动，其中感应电流的方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C．当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°)，其中感应电流的方向是a→b→c→dD．当线圈向导线靠近时，其中感应电流的方向是a→b→c→d【答案】BD【解析】线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad边为轴转动时，穿过线圈的磁通量减少，感应电流产生的磁场与原磁场同向，根据安培定则知，感应电流方向为a→d→c→b，A、C错误；若线圈竖直向下平动，无感应电流产生，B正确；若线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流产生的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，感应电流方向为a→b→c→d，D正确。3.如图,导体棒MN垂直放置在光滑水平导轨ad和bc上(a、b点是导轨与棒的交点),与电阻R形成闭合回路。在abcd区域内存在垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场,以下有关感应电流的说法正确的是 ()A.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是d→R→cB.若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→dC.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是d→R→cD.若导体棒MN水平向右运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d【答案】B【解析】根据右手定则可知,若导体棒MN水平向左运动,通过电阻R的电流方向是c→R→d,选项A错误,B正确;仅在abcd区域存在竖直向下的匀强磁场,若导体棒MN水平向右运动,电路中无电流,选项C、D错误。4.关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B．感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D．感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化【答案】A【解析】感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍并不是阻止，只起延缓的作用，选项A正确，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向，选项D错误．5．如图所示，三角形线框与长直导线彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分，在MN接通图示方向电流的瞬间，下列说法正确的是（）A．线框中磁通量始终为定值 B．线框中无感应电流C．线框中感应电流的方向C→B→A D．线框中感应电流的方向A→B→C【答案】D【解析】由安培定则可知，MN中的电流在导线框左处产生的磁场垂直于纸面向里，右处的磁场垂直纸面向外。虽然线框被导线分成面积相等的两部分，但离导线越远，磁场越弱，所以根据磁通量相互抵消一部分，可得在MN通电的瞬间，通过导线框的磁通量向里增大，由楞次定律可知，可判断ABC中电流的方向A-B-C。故选D。6．如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流正方向为从a到b，在0~这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则下列说法正确的是（）A．0~这段时间内穿过铝环的磁通量一直在减小B．从左向右看，感应电流的方向始终为顺时针C．时铝环中无感应电流D．从左向右看，感应电流的方向始终为逆时针【答案】B【解析】AC．M处于通电线圈的磁场中，磁通量变化取决于线圈中电流的变化：0~这段时间内线圈中电流减小，穿过铝环的磁通量在减小；~这段时间内线圈中电流反向增大，穿过铝环的磁通量在增大；时线圈中电流处于变化状态，铝环中磁通量处于变化状态，有感应电流。AC错误；BD．根据题意可知，由于电流从a到b为正方向，当电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，螺线管的磁场的方向水平向右，则穿过铝环的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环上的感应电流顺时针（从左向右看）；当电流是从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看），故电流方向不变始终为顺时针，B正确，D错误。故选B。7．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，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(

)A．向右加速运动 B．向左加速运动C．向右减速运动 D．向左减速运动【答案】BC【解析】根据安培定则可知，ab在右侧产生的磁场方向为垂直向里，有因为MN向右运动，根据左手定则可判断MN中感应电流方向由M到N。由安培定则可知L1中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知L2中感应电流产生的磁场方向向上并减弱或向下并增强。如果L2中磁场向上减弱，根据安培定则可知PQ中感应电流为Q到P且减小，再根据右手定则可知PQ向右减速运动；如果L2中磁场向下增强，根据安培定则可知PQ中感应电流为P到Q且增大，再根据右手定则可知PQ向左加速运动，AD错误，BC正确。故选BC。8.为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面，磁场垂直地面向里，如图乙所示，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流()A．始终沿逆时针方向B．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向C．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D．始终沿顺时针方向【答案】B【解析】列车带着磁场向右运动，进入线圈的过程中，线圈左边的一段导线向左切割磁感线，根据右手定则，线圈中的电流沿逆时针方向；线圈离开磁场时，线圈右边的一段导线向左切割磁感线，这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向。故线圈中的电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确。9.如图所示，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由静止开始释放，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()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d【答案】B【解析】线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确。10.(多选)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（）A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动【答案】AD【解析】开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确。11．（多选）法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，下列判断正确的是（）A．开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向B．开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向C．开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为D．开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为【答案】BC【详解】AB．开关断开前，线圈M的电流由上端流向下端，根据右手定则可判断出软铁环中的磁场方向为顺时针方向，故A错误，B正确；CD．开关断开的瞬间，铁环中顺时针方向的磁场突然减小，根据楞次定律，则线圈N中将感应出由方向的感应电流，故C正确，D错误。故选BC。12．如图所示，航天飞机在轨运行时释放一颗绳系卫星，二者用电缆绳连接，当航天飞机连同卫星在轨运行时，二者间的电缆就会与地磁场作用从而产生电磁感应现象。忽略地磁偏角的影响，下列说法大致正确的是（）A．赤道上空，地磁场的方向从北向南B．航天飞机在赤道上空从西往东运行时，A端的电势高于B端电势C．航天飞机在赤道上空从东往西运行时，A端的电势高于B端电势D．航天飞机沿经线从南往北运行时，B端的电势高于A端电势【答案】B【解析】A．赤道上空地磁场方向由南向北，故A错误；B．航天飞机在赤道上空从西往东走，根据右手定则，判断出感应电动势方向指向A端，故A端电势高于B端电势，故B正确；C．若从东往西走，根据右手定则，可知A端电势低于B端电势，故C错误；D．若南北方向走，电缆与磁感线不切割，不产生感应电动势，AB两端电势相等，故D错误。故选B。13．（多选）某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（）A．开关S由断开到闭合的瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合，变阻器滑片P向左滑动D．保持开关S闭合，变阻器滑片P向右滑动【答案】AC【解析】A．开关S由断开到闭合的瞬间，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。A正确；B．开关S由闭合到断开的瞬间，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。B错误；C．保持开关闭合，变阻器滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路电阻减小，电路电流增大，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。C正确；D．保持开关闭合，变阻器滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路电阻增大，电路电流减小，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。D错误；故选AC。14．如图所示，足够长的两光滑导轨水平放置，整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，金属棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿导轨向右做匀速运动，则金属棒ab受到磁场施加的安培力的方向是（）

A．竖直向下 B．水平向右 C．竖直向上 D．水平向左【答案】D【详解】金属棒ab以速度v沿导轨向右做匀速运动，磁场方向为竖直向下，根据右手定则可知金属棒ab有的感应电流，根据左手定则可知金属棒ab受到磁场施加的安培力的方向水平向左。故选D。15．（多选）某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（）A．当电梯突然坠落时，该安全装置有可能使电梯悬停在线圈A、B之间B．当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C．当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B之间时，闭合线圈A在促进电梯下落，闭合线圈B在阻碍电梯下落D．当电梯坠落至永久磁铁在线圈B下方时，闭合线圈A、B均在阻碍电梯下落【答案】BD【解析】ACD．若电梯突然坠落，线圈