人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1第2課時楞次定律(限時35分鐘)題組一從阻礙磁通量變化的角度理解楞次定律1．(多選)(2021·江蘇高二期末)如圖所示，螺線管導線的兩端與平行金屬板相接，一個帶正電的小球用絕緣細線懸掛在兩金屬板間，并處于靜止狀態。若使一條形磁體從左向右靠近螺線管，則()A．小球向右擺動B．小球向左擺動C．螺線管的左端相當于條形磁鐵的N極D．螺線管的左端相當于條形磁鐵的S極〖答案〗AD〖解析〗當磁體靠近螺線管時，導致線圈的磁通量發生變化，線圈中產生感應電動勢，假設電路閉合，則由楞次定律可知，感應電流方向是從右端向下通過線圈再到左端，由于線圈相當于電源，因此左金屬板電勢高，所以帶正電小球將向右擺動，故A正確，B錯誤；假如電路閉合，則螺線管中的電流方向如圖所示，根據右手螺旋定則可知螺線管的左端相當于S極，故C錯誤，D正確。2．如圖所示，用導線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導線中的電流時，閉合回路中會有感應電流產生的是()〖答案〗C〖解析〗利用安培定則判斷直導線電流產生的磁場，其磁感線是一些以直導線為軸的無數組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導線，且直導線電流產生的磁場分布情況是靠近直導線處磁場強，遠離直導線處磁場弱。所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA＝Φ出－Φ進＝0，即使切斷導線中的電流，ΦA也始終為0，A中不可能產生感應電流；B中線圈平面與導線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產生感應電流；C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進＞Φ出，即ΦC≠0，當切斷導線中電流后，經過一定時間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應電流產生；D中線圈的磁通量如圖丙所示，其有效磁通量為ΦD＝Φ出－Φ進＝0，即使切斷導線中的電流，ΦD也始終為0，D中不可能產生感應電流。3．如圖所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上。在線圈以OO′為軸翻轉180°的過程中，線圈中電流方向()A．始終為A→B→C→AB．始終為A→C→B→AC．先為A→C→B→A再為A→B→C→AD．先為A→B→C→A再為A→C→B→A〖答案〗A〖解析〗在線圈以OO′為軸翻轉0～90°的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減小，由楞次定律可知感應電流方向為A→B→C→A；線圈以OO′為軸翻轉90°～180°的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增大，由楞次定律可知感應電流方向仍然為A→B→C→A，選項A正確。題組二從阻礙相對運動的角度理解楞次定律4．(多選)(2021·江西高安中學高二期末)如圖所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環，在圓心的正上方一定高度處有一個豎直的條形磁體。把條形磁體水平向右移動時，金屬圓環始終保持靜止。下列說法正確的是()A．金屬圓環相對桌面有向右的運動趨勢B．金屬圓環對桌面的壓力小于其自身重力C．金屬圓環有擴張的趨勢D．金屬圓環受到水平向右的摩擦力〖答案〗ABC〖解析〗當豎直的條形磁體水平向右移動時，金屬圓環內的磁通量減小，由“增縮減擴”可知，圓環面積有擴大的趨勢，根據“來拒去留”可知，磁體與圓環間相互吸引，則圓環對桌面的壓力小于其自身重力，且圓環相對桌面有向右的運動趨勢，則圓環受到水平向左的摩擦力，故A、B、C正確，D錯誤。5．(2021·江蘇鹽城中學高二期中)如圖所示，當條形磁體突然向銅環運動時，銅環的運動情況是()A．向右擺動B．向左擺動C．靜止D．不能確定〖答案〗A〖解析〗解法一微元分析法。畫出銅環所在位置條形磁體的磁場分布示意圖，由楞次定律判斷出環中感應電流的方向，將環等效為多段微小直線電流元，取上、下兩小段進行研究，由左手定則判斷出它們的受力方向如圖甲所示，由此可知，整個銅環所受的合力向右，且環有向內收縮的趨勢，故A正確。解法二等效分析法。磁體向右運動時，使銅環產生感應電流后，銅環可等效為一條形磁體，如圖乙所示，則兩磁體相互排斥，銅環向右擺動，故A正確。解法三推論法。磁體向右運動時，由楞次定律的推論可知，銅環因產生感應電流而受到的安培力總是阻礙銅環與磁體間的相對運動，即“來拒去留”，故A正確。題組三楞次定律、右手定則和左手定則的應用6．(2021·海原縣一中高二期末)如圖所示，一個有界勻強磁場區域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置甲(左)勻速運動到位置乙(右)，則()A．導線框進入磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→aB．導線框離開磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→aC．導線框離開磁場時，受到的安培力為零D．導線框進入磁場時，受到的安培力為零〖答案〗A〖解析〗線框進入磁場時，向外的磁通量增大，根據楞次定律可知感應電流方向為a→d→c→b→a，A正確；導線框離開磁場時，向外的磁通量減小，感應電流方向為a→b→c→d→a，B錯誤；導線框離開磁場時，由于有感應電流，由左手定則可知，ab受到安培力，導線框進入磁場時，由于有感應電流，由左手定則可知，cd受到安培力，C、D錯誤。7．下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為a→b的是()〖答案〗A〖解析〗題中四圖都屬于閉合電路的一部分導體切割磁感線，應用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a，故選項A正確。8.(多選)如圖所示，在勻強磁場中放有平行銅導軌，它與大導線圈M相連接，要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的金屬棒ab的運動情況可能是(兩導線圈共面放置，且金屬棒切割磁感線速度越大，感應電流越大)()A．向右勻速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向右加速運動〖答案〗BC〖解析〗欲使N產生順時針方向的感應電流，即感應電流的磁場垂直于紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減小，此時應使ab向右減速運動；二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量在增大，此時應使ab向左加速運動，故B、C正確。9．如圖所示，同一平面內的三條平行導線串聯兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好，勻強磁場的方向垂直紙面向里。導體棒的電阻可忽略，當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是()A．流過R的電流方向為由d到c，流過r的電流方向為由b到aB．流過R的電流方向為由c到d，流過r的電流方向為由b到aC．流過R的電流方向為由d到c，流過r的電流方向為由a到bD．流過R的電流方向為由c到d，流過r的電流方向為由a到b〖答案〗B〖解析〗根據磁場方向和導體棒的運動方向，用右手定則可以判斷出在導體棒PQ中產生的感應電流的方向由P指向Q，所以在接入R的閉合電路中，電流由c流向d，在接入r的閉合電路中，電流由b流向a。選項B正確。10．如圖所示，金屬環從條形磁體的正上方A處由靜止開始下落()A．從A到B，穿過金屬環的磁通量減小B．從A到B，金屬環受磁場力方向向下C．從B到O，穿過金屬環的磁通量增大D．從B到O，金屬環不受磁場力的作用〖答案〗C〖解析〗從A到B，穿過金屬環的磁通量增大，選項A錯誤；從A到B，根據“來拒去留”可知，金屬環受磁場力方向向上，選項B錯誤；根據條形磁體內外的磁感線分布可知，線圈在O點時內外磁感線抵消的最少，則磁通量最大，即從B到O，穿過金屬環的磁通量增大，選項C正確；從B到O，根據楞次定律可知，金屬環受向上的安培力的作用，選項D錯誤。11．(多選)如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長直導線，通過電流強度相等但方向相反的電流。矩形線框位于兩條導線的正中間，下列措施中能使矩形線框中產生順時針方向電流的是()A．兩導線中的電流同時減小B．兩導線中的電流同時增大C．線框向a移動D．線框向b移動〖答案〗BCD〖解析〗由右手螺旋定則可知，a和b兩直導線在矩形線框所在區域產生的磁場垂直于紙面向外，當兩導線中電流同時減小時，矩形線框中磁通量減小，由楞次定律可知，矩形線框中產生逆時針方向的電流，同理可知，當兩導線中的電流同時增大時線框中產生順時針方向的電流，A錯誤，B正確；當線框向a移動或向b移動時，靠近導線，使線框中磁場增強，磁通量增大，線框中同樣產生順時針方向的電流，C、D正確。12．(多選)(2021·貴州思南中學高二期末)如圖，圓環形導體線圈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b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是()A．線圈a中將產生沿順時針方向(俯視)的感應電流B．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大C．穿過線圈a的磁通量減小D．線圈a有收縮的趨勢〖答案〗BD〖解析〗當滑片P向下滑動時電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大，則b產生的磁場增強，根據安培定則可知產生磁場的方向向下，從而判斷出穿過線圈a的磁通量向下增大，根據楞次定律可以判斷出線圈a中感應電流方向俯視應為逆時針，故A、C錯誤；開始時線圈a對桌面的壓力等于線圈a的重力，當滑片P向下滑動時，穿過線圈a的磁通量增大，故只有線圈a面積減小或遠離線圈b時才能阻礙磁通量的增大，故線圈a有收縮和遠離b的趨勢，故線圈a對水平桌面的壓力將增大，故B、D正確。13．如圖所示，銅質金屬環從條形磁體的正上方由靜止開始下落，環面始終保持水平，在下落過程中，下列判斷正確的是()A．金屬環在下落過程中的機械能守恒B．金屬環在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量C．金屬環的機械能先減小后增大D．磁鐵對桌面的壓力始終大于其自身的重力〖答案〗B〖解析〗金屬環在下落過程中，環內磁通量發生變化，產生感應電流，金屬環受到安培力的作用，克服安培力做功，有部分機械能轉化為電能，機械能不守恒，A錯誤；由能量守恒定律，金屬環重力勢能的減少量等于其動能的增加量和在金屬環中產生的電能之和，B正確；金屬環下落的過程中，始終有機械能轉化為電能，機械能一直減少，C錯誤；當金屬環下落到磁鐵中央位置時，金屬環中無感應電流，環和磁鐵間無作用力，磁鐵對桌面的壓力大小等于磁鐵的重力，D錯誤。14．(2017·全國Ⅲ卷，15)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直，金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環形金屬線框T位于回路圍成的區域內，線框與導軌共面。現讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是()A．PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B．PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C．PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D．PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向〖答案〗D〖解析〗金屬桿PQ突然向右運動，由右手定則可知，PQRS中有沿逆時針方向的感應電流，由于感應電流產生的磁場與原磁場方向相反，則穿過圓環形金屬線框T中的磁通量減小，由楞次定律可知，T中有沿順時針方向的感應電流，故選項D正確，A、B、C錯誤。第2課時楞次定律(限時35分鐘)題組一從阻礙磁通量變化的角度理解楞次定律1．(多選)(2021·江蘇高二期末)如圖所示，螺線管導線的兩端與平行金屬板相接，一個帶正電的小球用絕緣細線懸掛在兩金屬板間，并處于靜止狀態。若使一條形磁體從左向右靠近螺線管，則()A．小球向右擺動B．小球向左擺動C．螺線管的左端相當于條形磁鐵的N極D．螺線管的左端相當于條形磁鐵的S極〖答案〗AD〖解析〗當磁體靠近螺線管時，導致線圈的磁通量發生變化，線圈中產生感應電動勢，假設電路閉合，則由楞次定律可知，感應電流方向是從右端向下通過線圈再到左端，由于線圈相當于電源，因此左金屬板電勢高，所以帶正電小球將向右擺動，故A正確，B錯誤；假如電路閉合，則螺線管中的電流方向如圖所示，根據右手螺旋定則可知螺線管的左端相當于S極，故C錯誤，D正確。2．如圖所示，用導線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導線中的電流時，閉合回路中會有感應電流產生的是()〖答案〗C〖解析〗利用安培定則判斷直導線電流產生的磁場，其磁感線是一些以直導線為軸的無數組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導線，且直導線電流產生的磁場分布情況是靠近直導線處磁場強，遠離直導線處磁場弱。所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA＝Φ出－Φ進＝0，即使切斷導線中的電流，ΦA也始終為0，A中不可能產生感應電流；B中線圈平面與導線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產生感應電流；C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進＞Φ出，即ΦC≠0，當切斷導線中電流后，經過一定時間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應電流產生；D中線圈的磁通量如圖丙所示，其有效磁通量為ΦD＝Φ出－Φ進＝0，即使切斷導線中的電流，ΦD也始終為0，D中不可能產生感應電流。3．如圖所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上。在線圈以OO′為軸翻轉180°的過程中，線圈中電流方向()A．始終為A→B→C→AB．始終為A→C→B→AC．先為A→C→B→A再為A→B→C→AD．先為A→B→C→A再為A→C→B→A〖答案〗A〖解析〗在線圈以OO′為軸翻轉0～90°的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減小，由楞次定律可知感應電流方向為A→B→C→A；線圈以OO′為軸翻轉90°～180°的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增大，由楞次定律可知感應電流方向仍然為A→B→C→A，選項A正確。題組二從阻礙相對運動的角度理解楞次定律4．(多選)(2021·江西高安中學高二期末)如圖所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環，在圓心的正上方一定高度處有一個豎直的條形磁體。把條形磁體水平向右移動時，金屬圓環始終保持靜止。下列說法正確的是()A．金屬圓環相對桌面有向右的運動趨勢B．金屬圓環對桌面的壓力小于其自身重力C．金屬圓環有擴張的趨勢D．金屬圓環受到水平向右的摩擦力〖答案〗ABC〖解析〗當豎直的條形磁體水平向右移動時，金屬圓環內的磁通量減小，由“增縮減擴”可知，圓環面積有擴大的趨勢，根據“來拒去留”可知，磁體與圓環間相互吸引，則圓環對桌面的壓力小于其自身重力，且圓環相對桌面有向右的運動趨勢，則圓環受到水平向左的摩擦力，故A、B、C正確，D錯誤。5．(2021·江蘇鹽城中學高二期中)如圖所示，當條形磁體突然向銅環運動時，銅環的運動情況是()A．向右擺動B．向左擺動C．靜止D．不能確定〖答案〗A〖解析〗解法一微元分析法。畫出銅環所在位置條形磁體的磁場分布示意圖，由楞次定律判斷出環中感應電流的方向，將環等效為多段微小直線電流元，取上、下兩小段進行研究，由左手定則判斷出它們的受力方向如圖甲所示，由此可知，整個銅環所受的合力向右，且環有向內收縮的趨勢，故A正確。解法二等效分析法。磁體向右運動時，使銅環產生感應電流后，銅環可等效為一條形磁體，如圖乙所示，則兩磁體相互排斥，銅環向右擺動，故A正確。解法三推論法。磁體向右運動時，由楞次定律的推論可知，銅環因產生感應電流而受到的安培力總是阻礙銅環與磁體間的相對運動，即“來拒去留”，故A正確。題組三楞次定律、右手定則和左手定則的應用6．(2021·海原縣一中高二期末)如圖所示，一個有界勻強磁場區域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置甲(左)勻速運動到位置乙(右)，則()A．導線框進入磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→aB．導線框離開磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→aC．導線框離開磁場時，受到的安培力為零D．導線框進入磁場時，受到的安培力為零〖答案〗A〖解析〗線框進入磁場時，向外的磁通量增大，根據楞次定律可知感應電流方向為a→d→c→b→a，A正確；導線框離開磁場時，向外的磁通量減小，感應電流方向為a→b→c→d→a，B錯誤；導線框離開磁場時，由于有感應電流，由左手定則可知，ab受到安培力，導線框進入磁場時，由于有感應電流，由左手定則可知，cd受到安培力，C、D錯誤。7．下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為a→b的是()〖答案〗A〖解析〗題中四圖都屬于閉合電路的一部分導體切割磁感線，應用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a，故選項A正確。8.(多選)如圖所示，在勻強磁場中放有平行銅導軌，它與大導線圈M相連接，要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的金屬棒ab的運動情況可能是(兩導線圈共面放置，且金屬棒切割磁感線速度越大，感應電流越大)()A．向右勻速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向右加速運動〖答案〗BC〖解析〗欲使N產生順時針方向的感應電流，即感應電流的磁場垂直于紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減小，此時應使ab向右減速運動；二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量在增大，此時應使ab向左加速運動，故B、C正確。9．如圖所示，同一平面內的三條平行導線串聯兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好，勻強磁場的方向垂直紙面向里。導體棒的電阻可忽略，當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是()A．流過R的電流方向為由d到c，流過r的電流方向為由b到aB．流過R的電流方向為由c到d，流過r的電流方向為由b到aC．流過R的電流方向為由d到c，流過r的電流方向為由a到bD．流過R的電流方向為由c到d，流過r的電流方向為由a到b〖答案〗B〖解析〗根據磁場方向和導體棒的運動方向，用右手定則可以判斷出在導體棒PQ中產生的感應電流的方向由P指向Q，所以在接入R的閉合電路中，電流由c流向d，在接入r的閉合電路中，電流由b流向a。選項B正確。10．如圖所示，金屬環從條形磁體的正上方A處由靜止開始下落()A．從A到B，穿過金屬環的磁通量減小B．從A到B，金屬環受磁場力方向向下C．從B到O，穿過金屬環的磁通量增大D．從B到O，金屬環不受磁場力的作用〖答案〗C〖解析〗從A到B，穿過金屬環的磁通量增大，選項A錯誤；從A到B，根據“來拒去留”可知，金屬環受磁場力方向向上，選項B錯誤；根據條形磁體內外的磁感線分布可知，線圈在O點時內外磁感線抵消的最少，則磁通量最大，即從B到O，穿過金屬環的磁通量增大，選項C正確；從B到O，根據楞次定律可知，金屬環受向上的安培力的作用，選項D錯誤。11．(多選)如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長直導線，通過電流強度相等但方向相反的電流。矩形線框位于兩條導線的正中間，下列措施中能使矩形線框中產生順時針方向電流的是()A．兩導線中的電流同時減小B．兩導線中的電流同時增大C．線框向a移動D．線框向b移動〖答案〗BCD〖解析〗由右手螺旋定則可知，a和b兩直導線在矩形線框所在區域產生的磁場垂直于紙面向外，當兩導線中電流同時減小時，矩形線框中磁通量減小，由楞次定律可知，矩形線框中產生逆時針方向的電流，同理可知，當兩導線中的電流同時增大時線框中產生順時針方向的電流，A錯誤，B正確；當線框向a移動或向b移動時，靠近導線，使線框中磁場增強，磁通量增大，線框中同樣產生順時針方向的電流，C、D正確。12．(多選)(2021·貴州思南中學高二期末)如圖，圓環形導體線圈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b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是()A．線圈a中將產生沿順時針方向(俯視)的感應電流B．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大C．穿過線圈a的磁通量減小D．線圈a有收縮的趨勢〖答案〗BD〖解析〗當滑片P向下滑動時