3 楞次定律
课后篇巩固提升
基础巩固
1.某磁场磁感线如图所示,有一铜线圈自图示A点落至B点,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是( )
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
解析自A点落至图示位置时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律判断知,线圈中感应电流方向为顺时针;自图示位置落至B点时,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律判断知,线圈中感应电流方向为逆时针,C项正确。
答案C
2.(多选)闭合电路的一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动速度的方向关系的是( )
解析根据右手定则进行判断可知B、C正确。
答案BC
3.(多选)如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是( )
A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.圆环在出磁场之前无感应电流
解析将金属圆环不管从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用安培定则可以判断
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出感应电流的方向是顺时针方向的,选项B正确,A、C错误;另外在圆环出磁场前,穿过圆环的磁通量不变,无感应电流,D正确。
答案BD
4.某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中,将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中,该同学发现开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断,在保持开关闭合的状态下( )
A.当线圈A拔出时,灵敏电流计的指针向左偏
B.当线圈A中的铁芯拔出时,灵敏电流计的指针向右偏
C.当滑动变阻器的滑片匀速滑动时,灵敏电流计的指针不偏转
D.当滑动变阻器的滑片向N端滑动时,灵敏电流计的指针向右偏
解析由题意可知:开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左偏,则当磁通量增大时,则指针左偏;若磁通量减小时,则指针右偏;当线圈A拔出,或线圈A中的铁芯拔出时,均导致磁通量减小,因此电流计指针向右偏,故A错误,B正确;滑动变阻器的滑动端P匀速滑动,穿过线圈的磁通量发生变化,电流计指针要发生偏转,故C错误;当滑动变阻器的滑片向N端滑动时,电阻减小,则电流增大,导致磁通量增大,因此灵敏电流计的指针向左偏,故D错误。
答案B
5.如图所示,若套在条形磁铁上的弹性金属线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是( )
A.有顺时针方向的感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.有先逆时针后顺时针方向的感应电流
D.无感应电流
解析穿过线圈的磁通量包括磁体内全部和磁体外的一部分,合磁通量是向上的。当线圈突然缩小时合磁通量增加,原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少。由楞次定律判断,感应电流的方向为顺时针方向,选项A正确。
答案A
7
6.如图所示,把一条形磁铁从图示位置由静止释放,穿过采用双线绕法的通电线圈,此过程中条形磁铁做( )
A.减速运动
B.匀速运动
C.自由落体运动
D.变加速运动
解析双线绕法得到的两个线圈通电时,由安培定则知,两线圈的磁场等值反向相互抵消,合磁场为零,对磁铁无作用力。当磁铁下落时,穿过两线圈的磁通量同向增加,根据楞次定律,两线圈中产生的感应电流等值反向,也互相抵消,线圈对磁铁没有作用力。磁铁下落过程中只受重力,由静止释放,所以磁铁做自由落体运动,故C对,A、B、D错。
答案C
7.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
解析ab边受到的磁场力竖直向上,由左手定则知,通过ab的电流方向由a指向b。由右手定则可知当线圈向左移出磁场时,bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流,选项A错误,选项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,选项C、D错误。
答案B
能力提升
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1.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时,从中释放一颗卫星,卫星与航天飞机保持相对静止,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为“绳系卫星”。现有一颗卫星在地球赤道上空运行,卫星位于航天飞机正上方,卫星所在位置地磁场方向由南向北。下列说法正确的是( )
A.航天飞机和卫星从西向东飞行时,图中B端电势高
B.航天飞机和卫星从西向东飞行时,图中A端电势高
C.航天飞机和卫星从南向北飞行时,图中B端电势高
D.航天飞机和卫星从南向北飞行时,图中A端电势高
解析向东方向运动时,由右手定则知电流流向A点,即A为电源正极,因此A端电势高,选项B正确;若向北运动,电缆没有切割磁感线,不会产生感应电动势,故选项C、D错误。
答案B
2.
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,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验。他设想,如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么从上向下看,超导线圈的感应电流是( )
A.先顺时针方向,后逆时针方向的感应电流
B.先逆时针方向,后顺时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流
解析S磁单极子靠近超导线圈时,线圈中磁通量向上增加,由楞次定律可以判断,从上向下看感应电流为顺时针方向;当S磁单极子远离超导线圈时,线圈中磁通量向下减少,感应电流方向仍为顺时针方向,C正确。
答案C
3.如图所示,导线框abcd与直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,当线框由左向右匀速通过直导线的过程中,线框中感应电流的方向是( )
A.先abcd,后dcba,再abcd
B.先abcd,后dcba
C.始终dcba
D.先dcba,后abcd,再dcba
解析
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线框在直导线左侧时,随着线框向右运动,磁通量增加,根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。当线框的cd边跨过直导线后,如图所示,根据右手定则知ab边产生的感应电流方向为a→b,cd边产生的感应电流方向为c→d,感应电流方向为abcd。线框全部跨过直导线后,随着向右运动,磁通量减少,根据楞次定律知线框中感应电流的方向为dcba。故选项D正确。
答案D
4.如图所示,AOC是光滑的金属导轨,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,ab是一根金属棒,与导轨接触良好,它从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中b端始终在OC上,a端始终在OA上,直到完全落在OC上,空间存在着匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,则ab棒在上述过程中( )
A.感应电流方向是b→a
B.感应电流方向是a→b
C.感应电流方向先是b→a,后是a→b
D.感应电流方向先是a→b,后是b→a
解析在金属棒向下滑动的过程中,金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小,三角形aOb内的磁通量先增大后减小,由楞次定律可判断C选项正确。
答案C
5.(多选)如图所示,矩形线框abcd,通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上,EM之间有一电阻R,整个装置放在如图所示的匀强磁场中。当线框向右运动时,下面说法正确的是( )
A.R中无电流
B.R中有电流,方向为E→M
C.ab中无电流
D.ab中有电流,方向为b→a
解析ab边切割磁感线,由右手定则知,其中的电流方向b→a,D对C错。同理cd中的电流方向c→d。所以有电流流过R,方向E→M。A错B对。
答案BD
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6.如图所示,在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线,导线中通有自东向西稳定、强大的直流。现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的电流计,图中未画出)检测此通电直导线的位置,若不考虑地磁场的影响,在检测线圈位于水平面内,从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中,俯视检测线圈,其中的感应电流的方向是( )
A.先顺时针后逆时针
B.先逆时针后顺时针
C.先逆时针后顺时针,然后再逆时针
D.先顺时针后逆时针,然后再顺时针
解析根据通电直导线周围磁感线的特点,检测线圈由远处移至直导线正上方时,穿过线圈的磁场有向下的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则知,线圈中的电流方向先逆时针后顺时针。当检测线圈由直导线正上方移至远处时,穿过线圈的磁场有向上的分量,磁通量先增加后减小,由楞次定律和安培定则知,线圈中的电流方向先顺时针后逆时针,所以C正确。
答案C
7.如图所示,是“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将实物电路中所缺的导线补充完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么闭合开关后,将线圈L1迅速插入线圈L2中,灵敏电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)线圈L1插入线圈L2后,将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时,灵敏电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
解析(1)补充的实物电路如图所示。
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(2)已知闭合开关瞬间,线圈L2中的磁通量增加,产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转。当开关闭合后,将线圈L1迅速插入线圈L2中时,线圈L2中的磁通量增加,由已知条件可知产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)滑动变阻器的滑片迅速向右移动,线圈L1中的电流变小,线圈L2中的磁场方向不变,磁通量减少,则灵敏电流计的指针向左偏转。
答案(1)见解析图 (2)向右 (3)向左
8.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的两端与直导线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电流稳定后,小磁针又怎样偏转?
解析在开关合上的瞬间,小磁针的N极向纸内偏转,当线圈A内的电流稳定以后,小磁针又回到原来的位置。
答案见解析
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