1、(一) 楞次定律的应用(时间：40 分钟 分值：90 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 6 分.17 题为单选，812 题为多选)1如图 12 所示，粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力 FN 及在水平方向运动趋势的正确判断是( )图 12AF N 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左BF N 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左CF N 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右DF N 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右【解析】 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过
2、时，通过线圈的磁通量先增加后减小当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，故 D 正确【答案】 D2.如图 13 所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管的过程中，则( )【导学号：57272023】图 13A小车将向右运动B使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转
3、化为电能，最终转化为螺线管的内能C条形磁铁会受到向右的力D小车会受到向左的力【解析】 磁铁向右插入螺线管中，根据楞次定律的扩展含义“来拒去留” ，磁铁与小车相互排斥，条形磁铁会受到向左的力，小车在光滑水平面上受力向右运动，所以选项 A 正确，选项 C、D 错误；电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能，所以选项B 错误【答案】 A3如图 14 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 14A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
4、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】 将条形磁铁向左插入金属圆环的过程中，两个环中均产生感应电流根据楞次定律，感应电流的效果是阻碍环与磁铁间的相对运动，所以两环均向左运动靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个，可判断两环在靠近选项 B 正确【答案】 B4如图 15 所示，条形磁铁从高 h 处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈开关断开，条形磁铁至落地用时 t1，落地时速度为 v1；开关闭合，条形磁铁至落地用时 t2，落地时速度为 v2，则它们的大小关系正确的是 ( )图 15At 1t 2，v 1v 2 Bt 1t 2，v 1v 2Ct 1 t2，v 1v 2 Dt 1t 2
5、，v 1v 2【解析】 开关断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故 ag；当开关闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故 ag，所以 t1t 2，v 1v 2，选项 D 正确【答案】 D5如图 16 所示，竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应强度按选项中的哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环对桌面的压力增大( )【导学号：57272024】图 16【解析】 由“导体圆环对桌面的压力增大”分析可知螺线管对圆环有斥力作用故螺线
6、管中的电流应该增加(等效磁铁的磁性增强)，则要求磁通量的变化率逐渐增加，结合 Bt 图象分析，B 正确【答案】 B6如图 17 所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨 MN 和 PQ 之间，ab 和 cd 是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab 和 cd 棒的运动情况是( )图 17Aab 向左，cd 向右 Bab 向右，cd 向左Cab 、cd 都向右运动 Dab、cd 保持静止【解析】 当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，电路中的总电阻变小，流过螺线管的电流将增大，周围的磁场变强，由楞次定律可知，感应电流的磁场应阻碍其变化，
7、因此两棒应分别向外运动，增大回路的面积，以增大螺线管外部的磁通量来阻碍内部磁场的磁通量的增大，故选项 A 正确【答案】 A7如图 18 甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示在 0 时间内，直导线中电流向上，T2则在 T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )T2【导学号：57272025】图 18A感应电流方向为顺时针，线框所受安培力的合力方向向左B感应电流方向为逆时针，线框所受安培力的合力方向向右C感应电流方向为顺时针，线框所受安培力的合力方向向右D感应电流方向为逆时针，线框所受安培力的合力方向向左【解析】 在 T
8、 时间内，直导线中的电流方向向下增大，穿过线框的磁通量T2垂直纸面向外增加，由楞次定律知线框中感应电流方向为顺时针，线框所受安培力的合力由左手定则可知向右，所以 C 正确【答案】 C8如图 19 所示，M 为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷在 M 正上方用丝线悬挂一个闭合铝环 N，铝环也处于水平面中，且 M 盘和N 环的中心在同一条竖直线 O1O2 上，现让橡胶圆盘由静止开始绕 O1O2 轴按图示方向逆时针加速转动，下列说法正确的是( )图 19A铝环 N 对橡校圆盘 M 的作用力方向竖直向下B铝环 N 对橡胶圆盘 M 的作用力方向竖直向上C铝环 N 有扩大的趋势，丝线对它的拉力
9、增大D铝环 N 有缩小的趋势，丝线对它的拉力减小【解析】 橡胶圆盘 M 由静止开始绕其轴线 O1O2按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过 N 线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环 N 的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，根据牛顿第三定律，N 对 M 的作用力竖直向下，故 A、D 正确，B、C 错误故选 A、D.【答案】 AD9如图 20 所示，矩形闭合金属线圈放置在固定的水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于水平薄板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)当磁铁全部匀速
10、向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到薄板摩擦力的方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是( )图 20A摩擦力方向一直向左B摩擦力方向先向左、后向右C感应电流的方向顺时针逆时针逆时针顺时针D感应电流的方向顺时针逆时针【解析】 靠近两极的磁场强，且方向从 N 极出 S 极进，根据楞次定律，感应电流的方向顺时针逆时针逆时针顺时针，线圈始终有向右运动的趋势，摩擦力方向一直向左，选项 A、C 正确【答案】 AC10如图 21 所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场可能( )【导学号：57272026】图 21A逐渐增强，方向向外B逐渐增强，方向向里C
11、逐渐减弱，方向向外D逐渐减弱，方向向里【解析】 对于导线回路来说，圆形面积最大，即由于磁场变化，导致导线回路面积变大，根据楞次定律“增缩减扩” ，可判断磁场在减弱，可能是方向垂直软导线回路平面向外的磁场逐渐减弱也可能是方向垂直软导线回路平面向里的磁场逐渐减弱，选项 C、D 正确【答案】 CD11如图 22 所示，在水平面上有一固定的 U 形金属框架，框架上放置一金属杆 ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则( )图 22A若磁场方向竖直向上并增大时，杆 ab 将向右移动B若磁场方向竖直向上并减小时，杆 ab 将向右移动C若磁场方向竖直向下并增大时，杆 ab 将向右移动D若磁场方向竖直向下并
12、减小时，杆 ab 将向右移动【解析】 不论磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增加，由楞次定律知杆 ab 将向左移动，反之，杆 ab 将向右移动，选项 B、 D 正确【答案】 BD12如图 23 所示，通电螺线管 N 置于闭合金属环 M 的轴线上，当 N 中的电流突然减小时，则( )图 23A金属环 M 有缩小的趋势B金属环 M 有扩张的趋势C螺线管 N 有缩短的趋势D螺线管 N 有伸长的趋势【解析】 对通电螺线管，当通入的电流突然减小时，螺线管每匝间的相互吸引力也减小，所以匝间距有增大趋势；对金属环 M，穿过的磁通量也随之减少，由于它包围内外磁场，只有减小面积才能阻
13、碍磁通量的减少，金属环 M 有缩小的趋势选项 A、D 正确【答案】 AD二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分)13(9 分) 如图 24 所示，线圈 A 处在匀强磁场中，磁场的方向垂直线圈平面向里，磁感应强度均匀减小，开关 S 闭合时流过电阻 R 的电流方向如何？【导学号：57272027】图 24【解析】 本题应用楞次定律进行分析当开关 S 闭合时且磁感应强度均匀减小，通过线圈 A 的磁通量向里且减少，回路中产生的感应电流的磁场阻碍磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，再根据右手螺旋定则知线圈 A 中产生顺时针方向的感应电流，故流过电阻 R 的电流方向为 aRb.【答案】
14、 流过电阻 R 的电流方向从 a 通过 R 到 b14(9 分) 按如图 25 所示的装置进行实验(A 和 B 都是很轻的铝环，A 环是闭合的，B 环是断开的，A、B 之间的连接杆是绝缘的)当磁铁的任意一极迅速靠近或远离 A 环时，你会看到什么现象？如果将磁铁迅速靠近或远离 B 环，又会看到什么现象？请你用学过的物理知识来解释这些现象图 25【解析】 用磁铁的任意一极(如 N 极)靠近 A 环时，通过 A 环中的磁通量增加，根据楞次定律，A 环中将产生感应电流，阻碍磁铁与 A 环靠近，A 环将远离磁铁；同理，当磁铁远离 A 环时，A 环中产生感应电流的方向将阻碍 A 环与磁铁远离，A 环将靠近磁铁由于 B 环是断开的，无论磁铁靠近还是远离 B 环，都不会在 B 环中形成感应电流，所以 B 环将不移动【答案】 见解析
