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(gè)物理小實(shí)驗(yàn)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(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)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(dòng) B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) D.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:左環(huán)沒(méi)有閉合,在磁鐵插入過(guò)程中,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).右環(huán)閉合,在磁鐵插入過(guò)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(dòng),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(yùn)動(dòng),如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;磁場(chǎng)對(duì)木塊無(wú)任何作用,木塊做勻速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由于條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),穿過(guò)金屬線圈中的磁通量會(huì)發(fā)生改變,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律的推論,來(lái)拒去留,它們的速度會(huì)減小,選項(xiàng)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)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(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng).圖中給出的是圓環(huán)的四個(gè)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(chǎng)時(shí),會(huì)受到磁場(chǎng)對(duì)它的阻力,所以A中圓環(huán)的位置的速度可能是零,選項(xiàng)A正確;圓環(huán)完全進(jìn)入磁場(chǎng)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(chǎng)中一旦進(jìn)入后,其速度不可能為零,故選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤;在圓環(huán)運(yùn)動(dòng)出磁場(chǎng)時(shí),磁場(chǎng)也會(huì)對(duì)圓環(huán)有一個(gè)吸引力阻礙它的離開(kāi),故D的位置速度可能為零,選項(xiàng)D正確. 4.如圖所示,通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個(gè)小銅環(huán),銅環(huán)平面與螺線管截面平行.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通瞬間,兩銅環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　A　)

4、A.同時(shí)向兩側(cè)推開(kāi) B.同時(shí)向螺線管靠攏 C.一個(gè)被推開(kāi),一個(gè)被吸引,但因電源正負(fù)極未知,無(wú)法具體判斷 D.同時(shí)被推開(kāi)或同時(shí)向螺線管靠攏,因電源正負(fù)極未知,無(wú)法具體 判斷 解析:當(dāng)電路接通瞬間,穿過(guò)螺線管的磁通量在增加,使得穿過(guò)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(dòng),選項(xiàng)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(jì)摩擦,在豎直方向上有勻強(qiáng)磁場(chǎng),則(　BD　) A.若磁場(chǎng)方向豎直向上并增大時(shí),桿ab將向右移動(dòng) B.若磁場(chǎng)方向豎直向上并減小時(shí),桿ab將向右移動(dòng) C.若磁場(chǎng)方向豎直向下并增

5、大時(shí),桿ab將向右移動(dòng) D.若磁場(chǎng)方向豎直向下并減小時(shí),桿ab將向右移動(dòng) 解析:不論磁場(chǎng)方向豎直向上還是豎直向下,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),回路中磁通量變大,由楞次定律知桿ab將向左移動(dòng),反之,桿ab將向右移動(dòng),選項(xiàng)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(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是(　B　) A.穿過(guò)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(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì) D.線圈a對(duì)水平桌面的壓

6、力將減小 解析:當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知通過(guò)線圈b的電流增大,從而判斷出穿過(guò)線圈a的磁通量增加,方向向下,選項(xiàng)A錯(cuò)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(shí)針,選項(xiàng)B正確;再根據(jù)微元法將線圈a無(wú)限分割,根據(jù)左手定則不難判斷出線圈a有收縮的趨勢(shì),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?yàn)榛瑒?dòng)觸頭向下滑動(dòng)導(dǎo)致穿過(guò)線圈a的磁通量增加,只有線圈面積減小時(shí)才能阻礙磁通量的增加,故線圈a應(yīng)有收縮的趨勢(shì),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;開(kāi)始時(shí)線圈a對(duì)桌面的壓力等于線圈a的重力,當(dāng)滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí),可以用“等效法”,即將線圈a和b看做兩個(gè)條

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

8、邊離開(kāi)磁場(chǎng)的速度大小總是相等 D.金屬線框從右側(cè)下落通過(guò)磁場(chǎng)后可以擺到與右側(cè)下落時(shí)等高的 地方 解析:金屬線框從右側(cè)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),由楞次定律判斷電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;金屬線框從左側(cè)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),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?yàn)閍→d→c→b→a,選項(xiàng)B正確;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒,線圈每次經(jīng)過(guò)邊界時(shí)都會(huì)消耗機(jī)械能,故金屬線框dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大于ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)的速度大小,金屬線框從右側(cè)下落通過(guò)磁場(chǎng)后在左側(cè)擺到的高度小于下落時(shí)的高度,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤. 8.(2019·河南新鄉(xiāng)月考)(多選)如圖所示,兩個(gè)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(duì)位置不變,增大A中的電流 B.保持線圈的相對(duì)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(shuō)線圈B中向上的磁場(chǎng)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(chǎng)減弱.根據(jù)“增反減同”,選項(xiàng)A使線圈B中向上的磁場(chǎng)增加,而選項(xiàng)B使線圈B中向上的磁場(chǎng)減弱,選項(xiàng)A無(wú)效,B有效;將線圈A向右平移,線圈B中的磁場(chǎng)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(xiàng)C有效;將線圈A向上平移,線圈B中向

10、上的磁場(chǎng)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(xiàng)D有效. 9.(2019·山東濰坊月考)如圖所示,線框由A位置開(kāi)始下落,在磁場(chǎng)中受到的安培力如果總小于重力,則它在A,B,C,D四個(gè)位置(B,D位置恰好線框有一半在磁場(chǎng)中)時(shí),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(shí)只受重力作用,加速度aA=aC=g,線框在B,D位置時(shí)均受兩個(gè)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(diǎn)速度,即FD>FB,所以aDaB>aD,選項(xiàng)B正確,A,C,D錯(cuò)誤. 10.(2018·江西新余一中期末)如圖所示,兩個(gè)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(dòng)靠近兩環(huán)時(shí),兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(　C　) A.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),間距增大 B.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),間距不變 C.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),間距變小 D.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),間距增大 解析:當(dāng)條形磁鐵靠近鋁環(huán)的過(guò)程中,穿過(guò)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(chǎng)越來(lái)越弱的方向運(yùn)動(dòng),即兩鋁環(huán)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng),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(xiàng)C正確. 11.航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的.電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示,當(dāng)固定線圈上突然通過(guò)直流電流時(shí),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(gè)閉合環(huán),電阻率ρ銅<ρ鋁.則合上開(kāi)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(shí)針?lè)较? C.若將銅環(huán)放置在線圈右方,環(huán)將向左運(yùn)動(dòng) 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(chǎng)方向?yàn)橄蜃?在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中,磁場(chǎng)變強(qiáng),由楞次定律可知,環(huán)中電流由左側(cè)看為順時(shí)針,選項(xiàng)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(xiàng)A錯(cuò)誤;若環(huán)放在線圈右方,環(huán)將向右運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D錯(cuò)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(gè)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(kāi)始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則(　A　) A.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小 B.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大 C.金屬環(huán)B的面積有

14、擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線受到的拉力減小 D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線受到的拉力增大 解析:膠木盤A由靜止開(kāi)始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),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(guò)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(shì),且有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以絲線的拉力減小,選項(xiàng)A 正確. 13.如圖所示,一個(gè)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(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在此過(guò)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(shí),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(yùn)動(dòng) 解析:根據(jù)安培定則,通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)在上方向外,下方向里;離導(dǎo)線近的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大,離導(dǎo)線遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小.線框從上向下靠近導(dǎo)線的過(guò)程,向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?穿越導(dǎo)線時(shí),上方向外的磁場(chǎng)和下方向里的磁場(chǎng)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(shí)針?lè)较虻碾娏?向里的磁通量變成最大后,繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),向里的磁通量又逐漸減小,這時(shí)的電流方 向又變成了順時(shí)針,即

16、感應(yīng)電流方向依次為ACBA→ABCA→ACBA,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)A中的分析,穿越導(dǎo)線時(shí),上方向外的磁場(chǎng)和下方向里的磁場(chǎng)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(guò)程是連續(xù)的,始終有感應(yīng)電流存在,選項(xiàng)B正確;根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流始終阻礙線框相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C,D錯(cuò)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?gòu)椥詧A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(kuò)大,下列說(shuō)法中正確的是(　BD　) A.穿過(guò)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(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.彈性圓環(huán)中無(wú)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(guò)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(kuò)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(shí)針?lè)较虻母袘?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(xiàng)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(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)方向的影響,則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的時(shí)刻可能是(　AD　) A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間 B.開(kāi)關(guān)S由閉合后斷開(kāi)瞬間 C.開(kāi)關(guān)S是閉合的,變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)時(shí) D.開(kāi)關(guān)S是閉合的,變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)時(shí) 解析:若開(kāi)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(shuō)明E,F兩板的電勢(shì)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(xiàng)A,D正確. - 6 -