2020版高中物理 第四章 習(xí)題課一 楞次定律的應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版選修3-2

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1、習(xí)題課一　楞次定律的應(yīng)用 1. 如圖所示,老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察:一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動,老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán),后又取出插向另一個小環(huán),同學(xué)們看到的現(xiàn)象是(　B　) A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 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 D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動 解析: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.右環(huán)閉合,在磁鐵插入過程中,產(chǎn)生感應(yīng)電流,小環(huán)受安培力,橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動,故B正確. 2.(2019·甘肅蘭州四中期中)(多選)

2、如圖所示,在光滑水平面上固定一條形磁鐵,有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運動,如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動,則小球的材料可能是(　CD　) A.鐵 B.木 C.銅 D.鋁 解析:鐵球被磁化后受到引力做加速運動,選項A錯誤;磁場對木塊無任何作用,木塊做勻速運動,選項B錯誤.銅、鋁是金屬,金屬小球可看做由許多線圈構(gòu)成,在向磁鐵方向運動過程中,由于條形磁鐵周圍的磁場是非勻強磁場,穿過金屬線圈中的磁通量會發(fā)生改變,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律的推論,來拒去留,它們的速度會減小,選項C,D正確. 3.(2019·江西龍南中學(xué)月考)(多選)如圖所示,虛線矩形abcd為勻強磁場區(qū)域,磁場方向豎直向下,圓

3、形金屬環(huán)以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運動.圖中給出的是圓環(huán)的四個可能到達(dá)的位置,則圓環(huán)速度可能為零的位置是(　AD　) 解析:當(dāng)圓形金屬環(huán)進(jìn)入磁場時,會受到磁場對它的阻力,所以A中圓環(huán)的位置的速度可能是零,選項A正確;圓環(huán)完全進(jìn)入磁場后,圓環(huán)中不再產(chǎn)生感應(yīng)電流,故它也不再受到安培力的作用,所以圓環(huán)在磁場中一旦進(jìn)入后,其速度不可能為零,故選項B,C錯誤;在圓環(huán)運動出磁場時,磁場也會對圓環(huán)有一個吸引力阻礙它的離開,故D的位置速度可能為零,選項D正確. 4.如圖所示,通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán),銅環(huán)平面與螺線管截面平行.當(dāng)開關(guān)S接通瞬間,兩銅環(huán)的運動情況是(　A　)

4、A.同時向兩側(cè)推開 B.同時向螺線管靠攏 C.一個被推開,一個被吸引,但因電源正負(fù)極未知,無法具體判斷 D.同時被推開或同時向螺線管靠攏,因電源正負(fù)極未知,無法具體 判斷 解析:當(dāng)電路接通瞬間,穿過螺線管的磁通量在增加,使得穿過兩側(cè)銅環(huán)的磁通量都在增加,由楞次定律推論“增離減靠”可知,兩銅環(huán)分別向外側(cè)移動,選項A正確. 5.(多選)如圖所示,在水平面上有一固定的U形金屬框架,框架上放置一金屬桿ab,不計摩擦,在豎直方向上有勻強磁場,則(　BD　) A.若磁場方向豎直向上并增大時,桿ab將向右移動 B.若磁場方向豎直向上并減小時,桿ab將向右移動 C.若磁場方向豎直向下并增

5、大時,桿ab將向右移動 D.若磁場方向豎直向下并減小時,桿ab將向右移動 解析:不論磁場方向豎直向上還是豎直向下,當(dāng)磁感應(yīng)強度增大時,回路中磁通量變大,由楞次定律知桿ab將向左移動,反之,桿ab將向右移動,選項B,D正確. 6.(2019·江西九江一中月考)如圖所示,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是(　B　) A.穿過線圈a的磁通量減少 B.從上往下看,線圈a中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓

6、力將減小 解析:當(dāng)滑動觸頭P向下移動時電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大,從而判斷出穿過線圈a的磁通量增加,方向向下,選項A錯誤;根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時針,選項B正確;再根據(jù)微元法將線圈a無限分割,根據(jù)左手定則不難判斷出線圈a有收縮的趨勢,或直接根據(jù)楞次定律的第二描述“感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”,因為滑動觸頭向下滑動導(dǎo)致穿過線圈a的磁通量增加,只有線圈面積減小時才能阻礙磁通量的增加,故線圈a應(yīng)有收縮的趨勢,選項C錯誤;開始時線圈a對桌面的壓力等于線圈a的重力,當(dāng)滑動觸頭向下滑動時,可以用“等效法”,即將線圈a和b看做兩個條

7、形磁鐵,不難判斷此時兩磁鐵的N極相對,互相排斥,故線圈a對水平桌面的壓力將增大,選項D錯誤. 7.(2019·上海金山中學(xué)期中)如圖所示,用一根長為L、質(zhì)量不計的細(xì)桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的上弧中點連接并懸掛于O點,懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場,且d0遠(yuǎn)小于L.先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進(jìn)入磁場,忽略空氣阻力和摩擦.下列說法正確的是(　B　) A.金屬線框從右側(cè)進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→a B.金屬線框從左側(cè)進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向為a→d→c→b→a C.金屬線框dc邊進(jìn)入磁場與ab

8、邊離開磁場的速度大小總是相等 D.金屬線框從右側(cè)下落通過磁場后可以擺到與右側(cè)下落時等高的 地方 解析:金屬線框從右側(cè)進(jìn)入磁場時,由楞次定律判斷電流的方向為a→d→c→b→a,選項A錯誤;金屬線框從左側(cè)進(jìn)入磁場時,由于電磁感應(yīng),產(chǎn)生電流,根據(jù)楞次定律判斷電流的方向為a→d→c→b→a,選項B正確;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒,線圈每次經(jīng)過邊界時都會消耗機械能,故金屬線框dc邊進(jìn)入磁場的速度大于ab邊離開磁場的速度大小,金屬線框從右側(cè)下落通過磁場后在左側(cè)擺到的高度小于下落時的高度,選項C,D錯誤. 8.(2019·河南新鄉(xiāng)月考)(多選)如圖所示,兩個線圈A和B分別通以電流I1,I2,為使線圈B中的電

9、流增大,下列措施有效的是(　BCD　) A.保持線圈的相對位置不變,增大A中的電流 B.保持線圈的相對位置不變,減小A中的電流 C.保持A中的電流不變,將線圈A向右平移 D.保持A中的電流不變,將線圈A向上平移 解析:由楞次定律可知,線圈B中電流要增大,也就是說線圈B中向上的磁場增大,為產(chǎn)生這樣的效果,必須要做到使線圈B中向上的磁場減弱.根據(jù)“增反減同”,選項A使線圈B中向上的磁場增加,而選項B使線圈B中向上的磁場減弱,選項A無效,B有效;將線圈A向右平移,線圈B中的磁場減弱,B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同,所以B中的電流增大,選項C有效;將線圈A向上平移,線圈B中向

10、上的磁場減弱,B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同,所以B中的電流增大,選項D有效. 9.(2019·山東濰坊月考)如圖所示,線框由A位置開始下落,在磁場中受到的安培力如果總小于重力,則它在A,B,C,D四個位置(B,D位置恰好線框有一半在磁場中)時,加速度關(guān)系為(　B　) A.aA>aB>aC>aD B.aA=aC>aB>aD C.aA=aC>aD>aB D.aA=aC>aB=aD 解析:線框在A,C位置時只受重力作用,加速度aA=aC=g,線框在B,D位置時均受兩個力作用,其中安培力向上,重力向下,由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小為a=g-

11、速度大于B點速度,即FD>FB,所以aDaB>aD,選項B正確,A,C,D錯誤. 10.(2018·江西新余一中期末)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)一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)的運動情況是(　C　) A.同時向左運動,間距增大 B.同時向左運動,間距不變 C.同時向左運動,間距變小 D.同時向右運動,間距增大 解析:當(dāng)條形磁鐵靠近鋁環(huán)的過程中,穿過鋁環(huán)的磁通量增加,兩環(huán)為了阻礙磁通量的增加,應(yīng)向條形磁鐵左端磁場越來越弱的方向運動,即兩鋁環(huán)同時向左運動,由于兩鋁環(huán)上感應(yīng)電流方向相同,故將相互吸引,而使間距變小,

12、選項C正確. 11.航母上飛機彈射起飛是利用電磁驅(qū)動來實現(xiàn)的.電磁驅(qū)動原理如圖所示,當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時,線圈左端的金屬環(huán)被彈射出去.現(xiàn)在在固定線圈左側(cè)同一位置,先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成的形狀、大小相同的兩個閉合環(huán),電阻率ρ銅<ρ鋁.則合上開關(guān)S的瞬間(　B　) A.電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)不能向左彈射 B.從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時針方向 C.若將銅環(huán)放置在線圈右方,環(huán)將向左運動 D.銅環(huán)受到的安培力小于鋁環(huán)受到的安培力 解析:線圈中電流為右側(cè)流入,磁場方向為向左,在閉合開關(guān)的過程中,磁場變強,由楞次定律可知,環(huán)中電流由左側(cè)看為順時針,選項B正確;電池

13、正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)受力向左,故仍將向左彈出,選項A錯誤;若環(huán)放在線圈右方,環(huán)將向右運動,選項C錯誤;由于銅環(huán)的電阻較小,銅環(huán)中感應(yīng)電流較大,故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán),選項D錯誤. 12.(2018·福建廈門期中)如圖所示,A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷Q,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線 OO′重合.現(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動,則(　A　) A.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢,絲線受到的拉力減小 B.金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢,絲線受到的拉力增大 C.金屬環(huán)B的面積有

14、擴大的趨勢,絲線受到的拉力減小 D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢,絲線受到的拉力增大 解析:膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動,形成環(huán)形電流,環(huán)形電流的大小增大,根據(jù)安培定則知,通過B線圈的磁通量向下,且增大,根據(jù)楞次定律的推廣應(yīng)用,可知金屬環(huán)的面積 有縮小的趨勢,且有向上的運動趨勢,所以絲線的拉力減小,選項A 正確. 13.如圖所示,一個閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi),其下方(略靠前)固定一根與線框平面平行的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流.釋放線框,它由實線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動,在此過程中(　B　) A.線框中感應(yīng)電流方向依次為ACB

15、A→ABCA B.線框的磁通量為零時,感應(yīng)電流卻不為零 C.線框所受安培力的合力方向依次為向上→向下→向上 D.線框做自由落體運動 解析:根據(jù)安培定則,通電直導(dǎo)線的磁場在上方向外,下方向里;離導(dǎo)線近的地方磁感應(yīng)強度大,離導(dǎo)線遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強度小.線框從上向下靠近導(dǎo)線的過程,向外的磁感應(yīng)強度增加,根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生順時針方向的電流;穿越導(dǎo)線時,上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加,先是向外的磁通量減小,之后變成向里的磁通量,并逐漸增大,直至最大,根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生逆時針方向的電流.向里的磁通量變成最大后,繼續(xù)向下運動,向里的磁通量又逐漸減小,這時的電流方 向又變成了順時針,即

16、感應(yīng)電流方向依次為ACBA→ABCA→ACBA,選項A錯誤;根據(jù)A中的分析,穿越導(dǎo)線時,上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加,先是向外的磁通量減小,一直減小到零,之后變成向里的磁通量,并逐漸增大.這一過程是連續(xù)的,始終有感應(yīng)電流存在,選項B正確;根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流始終阻礙線框相對磁場的運動,故受安培力的方向始終向上,不是零,因此線框不可能做自由落體運動,選項C,D錯誤. 14.(多選)如圖所示,水平放置的條形磁鐵中央,有一閉合金屬彈性圓環(huán),條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合,現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,下列說法中正確的是(　BD　) A.穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大 B.從左往右看,彈性圓環(huán)

17、中有順時針方向的感應(yīng)電流 C.彈性圓環(huán)中無感應(yīng)電流 D.彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向里 解析:磁感線是閉合曲線,磁鐵內(nèi)部穿過線圈的磁感線條數(shù)等于外部所有磁感線的總和,環(huán)中磁鐵內(nèi)部磁感線比磁鐵外部磁感線多,外部的磁感線與內(nèi)部的磁感線方向相反,外部的磁感線將內(nèi)部磁感線抵消一部分.現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,則磁鐵外部磁感線條數(shù)多,將內(nèi)部磁感線抵消多,導(dǎo)致磁通量變小,則由楞次定律得,從左向右看,產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,在外部磁感線的作用下,根據(jù)左手定則可知,彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向內(nèi),選項B,D正確. 15.(2019·陜西寶雞質(zhì)檢)(多選)如圖所示,一電子以初速度v沿與金屬板平行方向飛入EF極板間,突然發(fā)現(xiàn)電子向E板偏轉(zhuǎn),若不考慮磁場對電子運動方向的影響,則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的時刻可能是(　AD　) A.開關(guān)S閉合瞬間 B.開關(guān)S由閉合后斷開瞬間 C.開關(guān)S是閉合的,變阻器滑片P向右迅速滑動時 D.開關(guān)S是閉合的,變阻器滑片P向左迅速滑動時 解析:若開關(guān)S閉合,由安培定則可知,左側(cè)螺線管右端為N極;發(fā)現(xiàn)電子向E板偏轉(zhuǎn),說明E,F兩板的電勢φE>φF,即右側(cè)螺線管中產(chǎn)生了流向E板的電流,由安培定則可知,右側(cè)螺線管左端為N極,如圖所示;由楞次定律可知,左側(cè)螺線管中電流增大,選項A,D正確. - 6 -