楞次定律的理解及应用届高考物理精校解析Word版Word格式.docx
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C．有先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流
D．有先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流
【答案】 C
【解析】 线圈1中恒定电流形成的磁场分布情况如图所示．
当线圈2从线圈1的正上方下落，并处于线圈1的上方时，磁感线向上，且磁通量增大，根据楞次定律知，线圈2中产生的感应电流的磁场方向向下，由右手螺旋定则，俯视线圈2中感应电流应为顺时针方向；
同时，线圈2落至线圈1的正下方时，磁通量向上且是减小的，由楞次定律和右手螺旋定则，俯视线圈2中感应电流应为逆时针方向．
【跟踪训练】
1.1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S及电流计G组成另一个回路。
如图所示，通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。
关于该实验下列说法正确的是（ ）
A.闭合S的瞬间，G中有a→b的感应电流
B.闭合S的瞬间，G中有b→a的感应电流
C.闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有a→b的感应电流
D.闭合S后，R的滑片向左移动的过程，G中有b→a的感应电流
2.（多选）一个水平固定的金属大圆环A，通有恒定的电流，方向如图所示，现有一小金属环B自A环上方落下并穿过A环，B环在下落过程中始终保持水平，并与A环共轴，那么在B环下落过程中（ ）
A.B环中感应电流方向始终与A环中电流方向相反
B.B环中感应电流方向与A环中电流方向先相反后相同
C.经过A环所在平面的瞬间，B环中感应电流最大
D.经过A环所在平面的瞬间，B环中感应电流为零
【答案】 BD
题型2楞次定律推论的应用
【典例3】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）
A．P、Q将相互靠近B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g
【答案】 AD
【解析】 方法一：
设磁铁的下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠近。
由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而使加速度小于g。
当磁铁的下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论。
故选项A、D正确。
方法二：
根据楞次定律的另一种表述：
感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。
本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。
所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，故选项A、D正确。
【典例4】如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是（ ）
A．同时向左运动，间距增大
B．同时向左运动，间距不变
C．同时向左运动，间距变小
D．同时向右运动，间距增大
1.如图所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b。
将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、b将如何移动（ ）
A.a、b将相互远离
B.a、b将相互靠近
C.a、b将不动
D.无法判断
【答案】 A
【解析】 根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都增大，a、b中产生同方向的感应电流，两环间有斥力作用，所以a、b将相互远离。
选项A正确。
2.如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。
当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。
则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是（ ）
A.FN先大于mg，后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左，后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。
综上可知，FN先大于mg，后小于mg，Ff始终向左，故选项B、C错误，A正确；
当磁铁靠近线圈时，穿过线圈向下的磁通量增加，线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向；
当磁铁远离线圈时，穿过线圈向下的磁通量减小，线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向，故选项D错误。
3.如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。
若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（ ）
A.线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量减小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【解析】 当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；
由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误。
题型3楞次定律的应用
【典例5】
（2017·
全国卷Ⅰ，18）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。
为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图16所示。
无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；
出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
图16
1.磁悬浮高速列车在我国上海已投入运行数年。
如图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的上方空中，则（ ）
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.若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向（从上往下看）
D.若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向（从上往下看）
【答案】 BC
【解析】 在B放入磁场的过程中，穿过B的磁通量增加，B中将产生感应电流，因为B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故选项A错误，B正确；
若A的N极朝上，在B放入磁场的过程中，磁通量增加，根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针，选项C正确，D错误。
2.阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。
若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是（ ）
A.电路中的电源必须是交流电源
B.电路中的a端点须连接直流电源的负极
C.若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D.若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度
【答案】 CD
3.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。
如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；
下面为磁极之间真空室的俯视图。
现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。
则下列判断正确的是（ ）
A.通入螺线管的电流在增强
B.通入螺线管的电流在减弱
C.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
D.电子在轨道中加速的驱动力是电场力
【解析】 从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。
图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故选项A正确，B错误；
电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C错误，D正确。
高考+模拟综合提升训练
1.（2016海南，4）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。
两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。
若（ ）
A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
【解析】 根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；
当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；
当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确。
2．（2019届广西高三年级毕业班百校大联考）
图示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装上水久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。
关于该装置,下列说法正确的是
A．当电梯突然坠落时,该安全装置可起到阻碍电梯下落的作男
B．当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中
C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中电流方向相同
D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落
【答案】AD
3．（2019届江苏省苏州市高三期初调研测试）
如图所示，现有一匝数为n，面积为S，总电阻为R的闭合线圈，垂直放置于一匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间均匀增大，变化率
，则
A．线圈中产生逆时针方向的感应电流
B．线圈面积具有扩张的趋势
C．线圈中产生的感应电动势为
D．线圈中感应电流的大小为
【解析】根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，由左手定则可知每一小段线圈都受到向里的安培力作用，则线圈面积具有收缩的趋势，选项A正确，B错误；
线圈中产生的感应电动势为
，选项C错误；
线圈中感应电流的大小为
，选项D正确；
故选AD.
4．（2019届浙江省温州九校高三上学期10月第一次联考）
如图所示，是研究安培力的演示仪，把正方形导线框挂在弹簧秤的下面，导线框平面与纸面垂直。
当闭合开关时，导线框外侧边的电流向上（如图所示），则下列说法正确的是（）
A．闭合开关时，弹簧秤的示数变小
B．闭合开关后，当滑动变阻器向右滑动时，弹簧秤的示数变大
C．若仅变换电源的正负极后，闭合开关，弹簧秤的示数变小
D．若仅把马蹄形磁铁重新放置，使开口向右，N极在上S极在下，线框将受到向左的安培力
【答案】C
【解析】A项：
由图可知，磁场方向向左，线框下边中的电流方向向外，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向下，所示弹簧秤示数增大，故A错误；
B项：
闭合开关后，当滑动变阻器向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，通过线框的电流减小，线框下边受到的安培力减小，弹簧秤示数减小，故B错误；
C项：
若仅变换电源的正负极后，线框下边中的电流方向向里，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向上，所示弹簧秤示数变小，故C正确；
D项：
若仅把马蹄形磁铁重新放置，使开口向右，N极在上S极在下，，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向右，故D错误。
故应选C。
5．（2019届青岛市高三9月份调研检测）
如图甲，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。
若A线圈中通有如图乙所示的变化电流i，则下列说法正确的是
A．t1到t2时间内B线圈电流方向与A线圈内电流方向相反
B．t1到t3时间内B线圈电流方向一直没有发生变化
C．t1时刻两线圈间作用力最大
D．t2时刻两线圈间作用力最大
【答案】B
以在t1到t3时间内B线圈电流方向一直没有发生变化，故B正确；
由题意可知，在t1时刻，线圈A中的电流最大，而磁通量的变化率是最小的，所以线圈B感应电流也是最小，因此两线圈间作用力为零，故C错误；
在t2时刻，线圈A中的电流最小，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B感应电流也是最大，但A、B间的相互作用力最小，故D错误。
所以B正确，ACD错误。
6．（2018云南省昭通市高三五校联合测试（三））
M和N是绕在一个环形铁芯上的两个线圈，绕法和线路如图所示．现将变阻器R1的滑片从a端逐渐向b端移动的过程中，对通过电阻R2的电流分析正确的是（ ）
A．R2中有电流，方向由c流向d
B．R2中有电流，方向由d流向c
C．R2中无电流，原因是R2回路没有接外电源
D．R2中无电流，原因是N线圈没有切割磁感线
【答案】A
7．（2018河北省磁县滏滨中学高二下期末）
如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是（ ）
A．先向左，再向右B．先向右，再向左
C．始终向右D．始终向左
【解析】条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向右，由安培定则，知感应电流的方向顺时针方向，即向左。
条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，原磁场方向向左，且磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，所以感应电流的磁场向左，由安培定则，知感应电流的方向逆时针方向，即向右，故A正确，B、C、D错误。
故选A。
8．（2017-2018甘肃省陇南市徽县第三中学高二上期末考试）
如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁
当磁铁向下运动
但未插入线圈内部
时，线圈中
A．没有感应电流
B．感应电流的方向与图中箭头方向相反
C．感应电流的方向与图中箭头方向相同
D．感应电流的方向不能确定
9．（2018福建省福州市八县（市）协作校高二下期末联考）
如图所示，A和B都是铝环，环A是闭合的，环B是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动。
下列判断正确的是（）
A．用磁铁的N极靠近A环，A环会有顺时针方向的电流产生
B．用磁铁的N极靠近A环，A环会有逆时针方向的电流产生
C．用磁铁的N极靠近A环，A环会远离磁铁
D．用磁铁的N极靠近B环，B环会远离磁铁
【答案】BC
【解析】AB.
用N极接近环A时，向里的磁通量最大，所以A环中感应电流的磁场的方向向外，环A能产生逆时针的感应电流，，故A错误，B正确；
C.A环闭合，磁铁插向A环时，产生感应电流，环受力，A环会远离磁铁。
故C正确；
故D.B环不闭合，磁铁插向B环时，环内不产生感应电流，因此环不受到磁场的作用，横杆不转动，故D错误；
故选：
BC
10．（2018山东省博兴县高二下期中考试）
如图所示，在一固定的条形磁铁上方有一铁圈，让铁圈由静止自由落下，若下落过程中铁圈始终水平.不及空气阻力.关于铁圈下落过程下列说法正确的是（）
A．铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度
B．铁圈的加速度始终大于重力加速度
C．整个下落过程中，铁圈中的电流方向始终不变
D．若把铁圈换成塑料圈，下落相同高度所需的时间变短
【解析】由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在铁圈靠近磁铁的过程中为阻碍铁圈的靠近，线圈对磁铁的作用力竖直向上，在线圈穿过磁铁远离的过程中，为阻碍铁圈的远离，磁铁对线圈的作用力竖直向上，则在整个过程中，磁铁对线圈的作用力始终竖直向上，加速度小于或等于g，当铁圈下落到磁铁中间位置时，加速度等于重力加速度。
故A正确，B错误；
由图示可知，在铁圈下落过程中，穿过铁圈的磁场方向向上，在铁圈靠近磁铁时，穿过铁圈的磁通量变大，在铁圈远离磁铁时穿过铁圈的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，铁圈中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C错误；
若把铁圈换成塑料圈，塑料圈中没有电流，那么不会受到磁铁的阻碍，下落相同高度所需的时间会变短。
故D正确。
故选AD。
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