2023新教材高中物理第二章电磁感应专题二“三定则一定律”的综合应用及楞次定律的推论作业新人教版选择性必修第二册

专题二“三定则一定律”的综合应用及楞次定律的推论1.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较基本物理现象应用的定则或定律判断电流(运动电荷)产生的磁场的方向eq\o(□,\s\up2(01))安培定则判断安培力、洛伦兹力的方向eq\o(□,\s\up2(02))左手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向eq\o(□,\s\up2(03))右手定则判断穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生的感应电流的方向eq\o(□,\s\up2(04))楞次定律2．“三定则一定律”的应用技巧(1)应用楞次定律时，一般要结合使用eq\o(□,\s\up2(01))安培定则(右手螺旋定则)。(2)研究感应电流受到的安培力时，一般先用eq\o(□,\s\up2(02))右手定则或楞次定律确定感应电流的方向，再用eq\o(□,\s\up2(03))左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。3．楞次定律的推论引起感应电流的原因如何“阻碍”口诀原磁通量变化感应电流产生的磁场方向在原磁通量增加时与原磁场方向相反，反之相同增反减同导体相对运动感应电流受到的安培力总是阻碍相对运动来拒去留原磁通量变化线圈面积在原磁通量增加时收缩，反之扩大(磁感线往同一方向穿过线圈平面时)增缩减扩原磁通量变化线圈在原磁通量增大时远离磁场源，反之靠近增离减靠典型考点一“三定则一定律”的综合应用1.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d答案B解析在线框由静止释放到最低点的过程中，穿过线框的磁通量向右减小，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场也向右，再由右手螺旋定则可知，感应电流的方向是d→c→b→a→d；同理，在线框继续向左摆动的过程中，穿过线框的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，感应电流的方向是d→c→b→a→d。B正确。2.(多选)如图所示，长直导线MN中通有竖直向上的电流I，其附近有一个矩形线框ABCD，线框与导线始终在同一个平面内。则下列说法中正确的是()A．若I恒定，将矩形线框向右平移，线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流B．若I恒定，将导线MN向左平移，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流C．若使MN中的电流突然为零，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流D．若I恒定，将矩形线框向上平移，线框内无感应电流产生答案AD解析若I恒定，根据右手螺旋定则可知，导线右侧磁场垂直纸面向里，且离导线越远磁场越弱，将矩形线框向右平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，A正确；若I恒定，将导线MN向左平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，B错误；若使MN中的电流突然为零，则穿过线框的磁通量向里且减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，C错误；若I恒定，将矩形线框向上平移，则穿过线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生，D正确。3．(多选)如图所示，导体ab、cd可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体ab向左移动时()A．ab中感应电流的方向为a到bB．ab中感应电流的方向为b到aC．cd向左移动D．cd向右移动答案AD解析由右手定则可判断ab中感应电流的方向为a到b，故cd中电流方向为c到d，根据左手定则可判定导体cd所受安培力方向水平向右，即向右移动，A、D正确。4．如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()A．ab棒不受安培力作用B．ab棒所受安培力的方向向右C．ab棒中感应电流的方向由b到aD．螺线管产生的磁场，A端为N极答案C解析根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b到a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，C正确，D错误。根据左手定则可知，金属棒ab受到向左的安培力，A、B错误。5.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在光滑铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图所示，若用力使导体CD向右运动，则导体EF将()A．向右运动B．保持不动C．向左运动D．先向右运动，后向左运动答案A解析根据右手螺旋定则可知，通电长直导线在铁轨处产生的磁场垂直纸面向里，根据右手定则得，CD中产生的感应电流方向由D到C，则EF中的电流方向由E到F，根据左手定则，EF受到水平向右的安培力，所以导体EF向右运动，A正确，B、C、D错误。典型考点二楞次定律的推论6．如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁体从高处下落接近回路时()A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁体的加速度一定大于gD．磁体的加速度仍等于g答案A解析当条形磁体从上到下接近闭合回路时，穿过回路的磁通量在不断增加。根据楞次定律可知，感应电流所产生的效果总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化——增加，阻碍磁通量增加可以通过减小回路的面积来实现，故P、Q将互相靠拢，A正确，B错误；为了反抗磁体下落时磁通量的增加，根据“来拒去留”可知，感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力，使磁体下落的加速度向下小于g，向上则大于、等于、小于g都有可能，C、D错误。7.如图所示，abcd是一个可以绕垂直于纸面的轴OO′转动的闭合矩形导体线圈(ab、bc、cd段没有画出)，在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈abcd将()A．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向答案C解析无论电源的极性如何，在两电磁铁中间的区域内产生水平方向的匀强磁场，当滑片P自左向右滑动时，电路中的电流增大，穿过导体线圈abcd的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的效果应阻碍原磁通量的增大，此时线圈abcd应顺时针转动，C正确。8．如图甲所示，通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上，A中通有如图乙所示的变化电流，t＝0时电流方向如图甲中箭头所示。在t1～t2时间内，对于线圈B的电流方向(从左往右看)及运动方向，下列判断正确的是()A．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈向右摆动B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈向左摆动C．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈向右摆动D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈向左摆动答案C解析在t1～t2时间内，由图乙可知，A中电流与图甲中电流方向相反，且逐渐增大，根据右手螺旋定则可知，螺线管A在线圈B处产生的磁场向左且增强，则穿过线圈B的磁通量向左增大，根据楞次定律可得，B内感应电流的方向为顺时针(从左向右看)；根据“增离减靠”可知，线圈向右摆动，以阻碍磁通量的增大，C正确。9.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则()A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大答案B解析胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′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，通过金属环B的磁通量向下，且增大，根据“增缩减扩”和“增离减靠”，知金属环B的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线受到的拉力减小，B正确，A、C、D错误。1.如图所示，直导线与铝环位于同一平面内，要使铝环内产生如图所示方向的感应电流，则直导线中电流方向及电流大小的变化情况可能是()A．电流方向为M到N，电流不变B．电流方向为N到M，电流不变C．电流方向为M到N，电流逐渐增大D．电流方向为N到M，电流逐渐增大答案D解析当电流方向为M到N，电流不变，或电流方向为N到M，电流不变时，都不会导致穿过铝环的磁通量变化，不会产生感应电流，A、B错误；当电流方向为M到N，且电流增大时，在铝环处产生垂直纸面向外的磁场，且穿过铝环的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，C错误；当电流方向为N到M，且电流增大时，在铝环处产生垂直纸面向里的磁场，且穿过铝环的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针，D正确。2.(多选)两根互相平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上导体棒ab和cd可以自由滑动。当ab在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的是()A．cd内有电流通过，方向是d→cB．cd向左运动C．磁场对cd的作用力向左D．磁场对ab的作用力向左答案AD解析由题意知，ab在外力F作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则判断可知ab内电流的方向是b→a，则cd中的电流方向为d→c，A正确；由左手定则判断可知，D正确，B、C错误。3.(多选)边长为h的正方形金属导线框，从图示位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区高度为H，上、下边界如图中虚线所示，H>h，从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中()A．线框中总有感应电流存在B．线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针C．线框中感应电流方向总是逆时针D．线框受到的安培力方向总是向上答案BD解析从线框全部进入磁场开始到线框下边开始离开磁场，线框中的磁通量不变，无感应电流产生，A错误；线框在进入磁场过程中，线框下边切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为逆时针方向，离开磁场过程中，线框上边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流为顺时针方向，所以线框中感应电流是先逆时针后顺时针，B正确，C错误；已知线框在进入和穿出磁场过程中的感应电流方向，由左手定则可知线框受到的安培力方向始终向上，D正确。4.如图所示，金属环水平固定放置，现将一竖直的条形磁体在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁体穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环()A．始终相互吸引B．始终相互排斥C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引答案D解析磁体靠近圆环的过程中，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍穿过圆环的原磁通量的增加，与原磁场方向相反，根据安培定则可判定金属环中电流的方向如图甲所示，根据左手定则可知，金属环受到的安培力斜向下，则二者之间相互排斥；当磁体穿过圆环下落离开圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍穿过圆环的磁通量的减小，二者方向相同，根据安培定则可判定金属环中电流的方向如图乙所示，根据左手定则可知，金属环受到的安培力斜向下，则磁体与圆环之间相互吸引，因此D正确。此题也可根据“来拒去留”直接判断。5.如图所示，ab为一金属杆，处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻()A．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右B．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左C．有电流通过电流表，方向由d→c；作用于ab的安培力向右D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零答案A解析当金属杆ab沿顺时针方向转动时，切割磁感线，由右手定则可知，ab中将产生由a到b的感应电流，电流表的d端与a端相连，c端与b端相连，则通过电流表的电流方向是由c到d。而金属杆ab在磁场中会受到安培力的作用，由左手定则可判断出安培力的方向水平向右。A正确。6.如图所示，铜质金属环从条形磁体的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断正确的是()A．金属环在下落过程中的机械能守恒B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C．金属环的机械能先减小后增大D．磁体对桌面的压力始终大于其自身的重力答案B解析金属环在下落过程中，穿过金属环的磁通量发生变化，产生感应电流，金属环受到安培力的作用，安培力做功，机械能不守恒，A错误；由能量守恒定律知，金属环减少的重力势能只有一部分转化为其动能，B正确；金属环下落的过程中，机械能不停地转变为电能，机械能一直减少，C错误；当金属环下落到磁体中央位置时，金属环中的磁通量不变，无感应电流产生，环和磁体间无作用力，磁体对桌面的压力大小等于磁体的重力，D错误。7.如图所示，两个相同的铝环穿在一根光滑杆上，将一根条形磁体向左插入铝环的过程中，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，间距增大答案C解析将一根条形磁体向左插入铝环的过程中，两环中均产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的效果将阻碍其与磁体间的相对运动，所以两环均向左运动。由楞次定律分析可知，两环中感应电流的方向相同，同向电流相互吸引，所以两环的间距变小，C正确。8.如图所示，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体从线圈中线AB正上方等高处快速经过时，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()A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右答案D解析根据楞次定律的推论“来拒去留”判断，磁体靠近线圈时两者相互排斥，FN大于mg，磁体远离线圈时两者相互吸引，FN小于mg，由于安培力阻碍两者间的相对运动，所以线圈一直有向右运动的趋势，D正确。9.如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长答案D解析当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方法进行阻碍，故D正确。10．(多选)如图，线圈A、铁芯M、线圈B都可自由移动，S合上后要使B中有感应电流且流过电阻R的电流方向为a→b，可采用的办法是()A．使B迅速靠近A B．断开电源开关SC．将铁芯M插入 D．将铁芯M抽出答案AC解析由题意可知，流过电阻R的电流方向为a→b，根据右手螺旋定则，线圈B中感应电流的磁场方向是水平向左，因此原磁场水平向左减弱或水平向右增强。根据右手螺旋定则可知，线圈A在B中产生的磁场方向是水平向右，当使B迅速靠近A时，穿过线圈B的磁通量向右且增大，因此R中的感应电流方向为a→b，A正确；当断开电源开关时，穿过线圈B的磁通量向右减小，因此R中的感应电流方向为b→a，B错误；当将铁芯M插入时，穿过线圈B的磁通量向右增加，因此R中的感应电流方向为a→b，将铁芯M抽出时，R中电流反向，故C正确，D错误。11.(多选)如图所示，螺线管B的轴线与闭合金属环A的轴线共线，B中有恒定电流，从某时刻起，当B中通过的电流逐渐变大时，则()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有伸长的趋势答案BC解析当B中通过的电流逐渐变大时，电流产生的磁场逐渐变强，穿过A的磁通量变大，为阻碍磁通量变大，环A有扩张的趋势，A错误，B正确；螺线管B电流变大，每匝线圈产生的磁场增强，线圈间的引力变大，螺线管B有缩短的趋势，C正确，D错误。12.如图所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水平面内。当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B，下列说法中正确的是()A．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势答案D解析小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，由右手螺旋定则可知，在线框A内，电流的磁场方向向里且逐渐增大，线框B内的磁通量垂直纸面向里增大，由楞次定律可知，线框B产生的感应电流的磁场方向向外，感应电流的方向为逆时针方向；线框A外的磁场的方向与线框A内的磁场的方向相反，当线框A内的磁场增强时，线框B内的总的磁通量向里不断增大，根据楞次定律，线框B应阻碍磁通量的增大，所以线框B具有扩张的趋势。A、