2024年高考物理选修二专题练习专题1 楞次定律的理解及应用

《模型畫法·物理課堂》馮考必勝专题1楞次定律的理解及应用【刷题型】【题型1楞次定律的广义表达】1．[河南豫南九校2020高二上月考]如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向未知，今将一圆形金属线圈放在导线上，让导线的位置偏向线圈右边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线圈整体受力情况为()A．受力向右B．受力向左C．受力为零D．由于通电导线中的电流方向未知，线圈受力情况无法确定答案：A解析：导线两侧的磁场对称，所以线圈中总磁通量不为零，当导线中的电流突然增大时，磁场增强，线圈中磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍线圈中原磁通量的增加，无论导线MN中的电流向上还是向下，线圈都有向右运动的趋势，故其受力向右，A正确，B、C、D错误．2．[安徽蚌埠田家炳中学2021高二下月考]科学家发现一种新型合金材料(NiCoMnSn)，只要略微加热该材料下面的铜片，这种合金就会从非磁性合金变成强磁性合金．将两个相同的条状新型合金材料竖直放置，在其正上方分别竖直、水平放置两闭合金属线圈，如图甲、乙所示．现对两条状新型合金材料下面的铜片加热，则()A．甲图线圈有收缩的趋势B．乙图线圈有收缩的趋势C．甲图线圈中一定产生逆时针方向的感应电流D．乙图线圈中一定产生顺时针方向的感应电流答案：B解析：对两条状新型合金材料下面的铜片加热，两条状新型合金均会从非磁性合金变成强磁性合金，甲图中，穿过线圈的磁通量为零，故甲图线圈中始终无感应电流产生，也不受安培力作用，无收缩、扩张趋势，A、C错误；乙图线圈中磁通量增加，根据楞次定律知，线圈有收缩并远离的趋势，B正确；根据感应电流产生条件，乙图线圈中一定产生感应电流，但合金材料的磁场方向未知，所以线圈的感应电流方向不确定，D错误．3．[四川广元2021高二上期末](多选)广元市某届科创大赛中，一学生设计的电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧．闭合开关时金属环被弹射出去，则()A．从右向左看，金属环中感应电流沿顺时针方向B．将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右靠近线圈C．将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右弹射出去D．金属环不闭合，则闭合开关时金属环依然会产生感应电动势答案：CD解析：闭合开关时，由安培定则，线圈的左边为N极，则穿过金属环的磁场方向向左，由于金属环中磁通量变大，由楞次定律知金属环中感应电流的磁场方向向右，故从右向左看，金属环中电流方向为逆时针，A错误；将电源正负极调换，闭合开关时，金属环中的磁通量仍然增加，由楞次定律可知金属环仍然向左运动，B错误；金属环放置在线圈右侧时，闭合开关，金属环中磁通量增加，由楞次定律知它将向右弹射出去，C正确；金属环不闭合，磁通量变化时仍会产生感应电动势，但是没有感应电流，D正确．4．[安徽蚌埠2020高二上期中]如图，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．能使线圈中产生方向为abcda的感应电流的方法是()A．AB中电流I逐渐增大B．AB沿图中虚线靠近OO′C．线圈绕OO′轴顺时针转动90°(俯视)D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)答案：D解析：OO′是线圈的对称轴，由图示可知AB中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，AB中电流I逐渐增大，穿过线圈的磁通量仍然为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生，故A错误；AB沿图中虚线靠近OO′，穿过线圈的磁通量仍为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生，故B错误；线圈绕OO′轴顺时针转动90°(俯视)，穿过线圈dcba且垂直于AB与OO′所构成的平面向里的磁通量增大，由楞次定律可知感应电流方向为adcba，故C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，穿过线圈abcd且垂直于AB与OO′所构成的平面向里的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流方向为abcda，故D正确．【题型2右手定则、左手定则、安培定则的综合应用】5．[江西南昌十中2021高二上期末](多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当导体棒AB在外力F的作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左答案：BD解析：导体棒AB切割磁感线产生感应电流，根据右手定则，AB中感应电流的方向为B→A，则导体棒CD内有电流通过，方向是C→D，故A错误，B正确；由左手定则判断可知，磁场对导体棒CD的作用力向右，对导体棒AB的作用力向左，故C错误，D正确．6．[广东茂名一中2021高二开学考试]如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆，如图所示立在轨道上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流的方向先是由Q→P，后是由P→QC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上答案：D解析：在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大，后减小，穿过△POQ的磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，故A、B错误；由左手定则判断得到PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故C错误，D正确．【题型3楞次定律与能量守恒】7．[辽宁沈阳市郊联体2020高二上月考]如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴接条形磁铁，置于绝缘水平桌面上的圆形铝质闭合线圈放在条形磁铁的正下方，开始时整个装置处于静止状态．在外力作用下将磁铁竖直向下移动一定距离(未接触桌面)，然后由静止释放，在之后的运动过程中，线圈始终未离开桌面，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A．磁铁所受弹簧拉力与其重力等大反向时，磁铁的加速度为零B．磁铁上升过程中，从上向下看，线圈中产生顺时针方向的电流C．线圈对桌面的压力大小可能大于其重力D．磁铁最终会静止，整个过程线圈中产生的热量等于磁铁机械能的减少量答案：C解析：若磁铁向上运动，会受到向下的安培阻力，若向下运动，会受到向上的安培阻力，因此当磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度不一定为零，故A错误；当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量向上且不断减小，根据楞次定律知，感应电流产生磁场的方向向上，从上向下看，线圈中产生逆时针方向的电流，故B错误；根据楞次定律，磁铁向下运动时，受到向上的安培阻力，此时磁铁对线圈的作用力方向向下，线圈对桌面的压力大于其重力，故C正确；磁铁最终静止于起始时的平衡位置，根据能量守恒定律，从静止释放磁铁至停止，弹簧弹性势能的减少量等于磁铁重力势能的增加量与线圈中产生的焦耳热之和，故D错误．【刷难关】1．[河南平顶山市2021高二上期末](多选)如图所示，虚线将竖直放置的光滑半圆弧轨道平分，虚线右侧有水平方向(垂直纸面向里)的匀强磁场．李华同学将一闭合的金属圆环(不可视为质点)从距圆弧底部高度为h的位置由静止释放，下列判断正确的是()A．圆环到达右侧最高点时，它与圆弧底部的高度差小于hB．圆环到达右侧最高点时，它与圆弧底部的高度差等于hC．圆环进入磁场过程中，有顺时针方向的电流D．圆环进入磁场过程中，有逆时针方向的电流答案：AD解析：圆环进入磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，一部分机械能转化为圆环的电能，故圆环沿圆弧运动的过程中机械能不守恒，由能量守恒定律，它到达右侧最高点时与圆弧底部的高度差小于h，A正确，B错误；圆环进入磁场过程中，穿过圆环的磁通量向里且增加，根据楞次定律知圆环中产生逆时针方向的电流，C错误，D正确．2．(多选)如图甲所示，长直导线与闭合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～eq\f(T,2)时间内，长直导线中电流方向向上，则下列关于线框中感应电流的方向与所受安培力判断正确的是()A．0～T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向B．0～T时间内线框中感应电流方向先为顺时针方向后为逆时针方向C．0～T时间内线框所受安培力的合力向左D．0～eq\f(T,2)时间内线框所受安培力的合力向左，eq\f(T,2)～T时间内线框所受安培力的合力向右答案：AD解析：0～T时间内长直导线中电流先向上减小，后向下增大，所以线框中的磁场先向里减小，后向外增强，根据楞次定律可知感应电流始终为顺时针方向，故A正确，B错误．在0～eq\f(T,2)时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知线框有使磁通量增大的运动趋势，离导线越近，磁场越强，所以线框所受安培力的合力水平向左；同理可知，在eq\f(T,2)～T时间内，线框所受安培力的合力水平向右，故C错误，D正确．3．[安徽太和一中2020高二上调研](多选)如图所示，水平放置的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动答案：BC解析：根据安培定则，MN处于ab产生的垂直于纸面向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M流向N，L1产生的感应磁场在线圈中方向向上，由楞次定律可知，线圈L2中感应电流的磁场应该是向上减小或向下增大，再由右手定则，PQ可能是向左加速运动或向右减速运动，故B、C正确，A、D错误．4．[四川宜宾叙州区一中2020高二上期末](多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示的感应电流，则()A．A可能带正电且转速减小B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小D．A可能带负电且转速增大答案：BC解析：由题图可知，B中电流沿逆时针方向，由右手螺旋定则可知感应电流的磁场方向向外，由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能向外减小或向里增大；若原磁场向里，则A中电流应沿顺时针方向，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大，故A错误，B正确；若原磁场向外，则A中电流应沿逆时针方向，即A应带负电，因磁场减弱，故A中电流应减小，即A的转速应减小，故C正确，D错误．5．[浙江丽水2021高二上期末]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，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合．现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，下列说法正确的是()A．丝线受到的拉力将变大B．金属圆环B的面积有缩小的趋势C．金属圆环B所受安培力的合力为零D．金属圆环B将产生顺时针方向的电流(从上往下看)答案：B解析：均匀分布着负电荷的胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成顺时针方向的环形电流(从上往下看)，环形电流增大，根据安培定则，通过金属圆环B的磁通量向下且增大，根据楞次定律，金属圆环B将产生逆时针电流(从上往下看)，金属圆环B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，金属圆环B所受安培力的合力不为零，B正确，A、C、D错误．6．[山东青岛二中分校2020高二上期中](多选)如图所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()A．两小线圈会有相互靠拢的趋势B．两小线圈会有相互远离的趋势C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向答案：BC解析：通电瞬间，因矩形金属框内部的磁场比外部强，根据右手螺旋定则，左边小线圈内有向外的磁通量且增大；同理，右边小线圈也一样，因此左、右小线圈内的磁通量均向外、增大，根据楞次定律可知两小线圈中感应电流方向都沿顺时针方向，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥可知两小线圈有相互远离的趋势，故B、C正确，A、D错误．7．[广东广州二中2021高二上期中]如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环．现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁()A．从B到C的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)B．从A到D和从D到E的过程中，圆环受到的摩擦力方向相同C．摆到D处时，