教科版高中物理选修3-21-4

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高中物理学习材料

（灿若寒星**整理制作）

4 楞次定律

(时间：60分钟)

知识点一 对楞次定律的理解

1．关于楞次定律，下列说法中正确的是 ( )．

A．感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相反

B．感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相同

C．感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大还是减小

D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化

解析 不能简单的认为感应电流的磁场方向和原来磁场方向是相同还是相反，还要看原磁通量是如何变化的，如果原磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通量的增加；如果原磁通量减小，感应电流产生的磁场方向和原磁场方向相同，阻碍原来的磁通量减弱，即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化．

答案 C

知识点二 右手定则的应用

图1－4－17

2.图1－4－17所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下．若一飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上会有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则下列说法正确的是 ( )． 精 品 试 卷

推荐下载 A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高

B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高

C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高

D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高

解析 本题要判断机翼两端的电势高低，实质上是判断“飞机”这个等效电源的电动势方向．通过分析，飞机机翼切割磁感线，与地球磁场的水平分量无关，只与竖直分量有关．结合地理知识(我国处在北半球)确定磁场方向，再结合运动方向(要注意飞行员的前方与飞机飞行方向一致，从而明确飞行员的左、右方)利用右手定则可判定机翼两端电势的高低．

答案

AC

图1－4－18

3.如图1－4－18所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2.则 ( )．

A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

解析 导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向沿a→d→c→b→a，这时cd边受到的安培力作用由左手定则可判其受力方向向左；在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然向左．

答案 D

4．“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验．假设在实验中，用飞机拖着一根很长的金属线(其下端悬挂一个金属球，以保证金属线总是呈竖直状态)在高空环绕地球飞行，且每次飞经我国上空时都是由西北方向飞向东南方向，则下列说法正确的是 ( )．

A．这是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生感应电动势的原理，金属线相当于发电机的绕组

B．该发电机产生直流电，且金属线的上端为正极

C．该发电机产生直流电，且金属线的上端为负极

D．该发电机产生交流电，当飞机在北半球由西向东飞行时，金属线的上端为其正极；当飞机在南半球由西向东飞行时，金属线的上端为其负极

解析 地磁场由南向北，金属线由西向东的分速度切割磁感线，产生向上的电动势，方向不变．故A、B项正确．

答案 AB

知识点三 楞次定律的应用 精 品 试 卷

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图1－4－19

5.如图1－4－19所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时

( )．

A．环A有缩小的趋势

B．环A有扩张的趋势

C．螺线管B有缩短的趋势

D．螺线管B有伸长的趋势

解析

当B中通过的电流减小时，穿过A线圈的磁通量减小，产生感应电流．由楞次定律可以判断出A线圈有缩小的趋势，故A正确；另外，螺线管环与环之间的引力减小．故螺线管有伸长的趋势．

答案 AD

6．如图1－4－20所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态．当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是 ( )．

图1－4－20

A．同时向左运动，两环间距变大

B．同时向左运动，两环间距变小

C．同时向右运动，两环间距变大

D．同时向右运动，两环间距变小

解析 当条形磁铁向左插入铝环的过程中，两个铝环磁通量均增加，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍磁场的增加，所以两者都向左运动．另外，两铝环产生的感应电流方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断两个圆环之间是相互吸引的．所以选项A、C、D错误，B正确．

答案 B

图1－4－21

7.如图图1－4－21所示，将一条形磁铁插入一闭合螺线管中，螺线管固定在停在光滑水平面的车中，在插入过程中 ( )．

A．车将向右运动

B．条形磁铁会受到向左的力

C．由于没标明条形磁铁极性，因此无法判断受力情况

D．车会受向左的力 精 品 试 卷

推荐下载 解析 由楞次定律的另一种表述(效果阻碍原因)可知，为了阻碍磁铁和螺线管间的相对运动，条形磁铁会受到向左的力，小车(螺线管)会受到向右的力．

答案 AB

图1－4－22

8.我国成功研制的一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车的车速已达到每小时500 km，可载5人．如图1－4－22所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环．将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中 ( )．

A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流，当稳定后，感应电流消失

B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在

C．如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图中所示

D．如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反

解析 在线圈B放入磁场过程中，穿过线圈的磁通量从无到有，即磁通量发生了变化，在线圈B中产生感应电流．由于B线圈是用高温超导材料制成的，电阻为零，故稳定后感应电流仍存在．B正确．B线圈受到的安培力向上而悬浮，将B看成小磁针，下端是N极，由安培定则判定B中感应电流方向与图中所示的相反，故D正确．

答案 BD

图1－4－23

9.如图图1－4－23所示，螺线管CD的导线绕向不明，当磁铁AB插入螺线管时，电路中有图示方向的电流产生，下列关于螺线管极性的判断正确的是

( )．

A．C端一定是N极

B．C端一定是S极

C．C端的极性一定与磁铁B端的极性相同

D．无法判断极性，因螺线管的绕法不明

解析 AB插入使螺线管磁通量增大引起感应电流，据楞次定律：感应电流的磁场阻碍AB插入，因此，C端极性一定和B端极性相同，以阻碍AB靠近． 精 品 试 卷

推荐下载 答案

C

图1－4－24

10.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子——磁单极子.1982年美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．设想一个只有N极的磁单极子从上向下穿过一个超导线圈，如图1－4－24所示，那么从上向下看，以下判断正确的是 ( )．

A．超导线圈中将出现先逆时针后顺时针方向的感应电流

B．超导线圈中将出现总是逆时针方向的感应电流

C．超导线圈中产生的感应电动势一定恒定不变

D．超导线圈中产生的感应电流将长期维持下去

解析 由楞次定律可判知：出现逆时针方向的电流，又因超导体电阻为零，故电流会长期维持下去，故正确选项为B、D.

答案 BD

图1－4－25

11.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图1－4－25所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则

( )．

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速增大

C．A可能带负电且转速减小

D．A可能带负电且转速增大

解析 选取A环研究，若A环带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向外，故B正确，A错误；若A环带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B环中感应电流的方向应为顺时针方向，故D错误，C正确．

答案

BC

12．如图1－4－26(a)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，电流随时间变化的规律如图1－4－26(b)所示，P所受的重力为G，精 品 试 卷

推荐下载 桌面对P的支持力为N，则 ( )．

图1－4－26

A．t1时刻N＞G B．t2时刻N＞G

C．t3时刻N＜G D．t4时刻N＝G

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受到Q的排斥作用，有远离Q的趋势，设这个力大小为F，则有N＝F＋G，即N>G，A选项正确；t2时刻Q中电流恒定，线圈P中磁通量不发生变化，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力N作用而平衡，有N＝G，故B选项错；同理在t4时刻Q中电流恒定，有N＝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I＝0，对P无磁场力作用，仍是N＝G.

答案 AD

13．如图1－4－27所示，光滑导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，下列分析正确的是 ( )．

图1－4－27

A．P、Q互相靠拢 B．P、Q互相远离

C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g

解析 条形磁铁从高处下落接近回路时，闭合回路中的磁通量将增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现为：使回路面积减小，延缓磁通量的增加；感应电流的磁场对磁铁产生向上的阻力，由牛顿第二定律可知，磁铁的加速度小于g.

答案 AD

14．如图1－4－28所示，ab是一个可绕垂直纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时，线圈ab的运动情况是 ( )．

图1－4－28

A．保持不动

B．逆时针转动

C．顺时针转动