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微专题35 愣次定律的拓展应用
1.(2020·全国卷Ⅲ)如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环.圆环初始时静止.将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到( )
A.拨至M端或N端,圆环都向左运动
B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
B 解析:开关S由断开状态拨至连接状态,不论拨至M端还是N端,通过圆环的磁通量均增加,根据楞次定律(增反减同)可得圆环会阻碍磁通量的增加,即向右运动,B正确.
2. (2021·福建连城一中模拟)如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁.如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈,并使磁极上下振动.磁铁在向下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.线圈给它的磁场力始终向上
B.线圈给它的磁场力先向上再向下
C.线圈给它的磁场力始终向下
D.线圈给它的磁场力先向下再向上
A 解析:根据楞次定律的“来拒去留”,则当磁铁在向下运动的过程中,线圈产生感应电流,形成感应磁场,从而阻碍磁铁的向下运动,则线圈给它的磁场力始终向上,A正确.
3.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈,当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方等高快速通过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势,下列说法中正确的是( )
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,运动趋势先向右后向左
C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势先向左后向右
D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
D 解析:当一竖直放置的通电螺线管从线圈中线AB正上方等高快速经过时,线圈中向上的磁通量先增大后减小,由楞次定律可知,线圈中先产生顺时针方向的感应电流后产生逆时针方向的感应电流(从上往下看),线圈四条边所受安培力的合力先向右下,后向右上,因此FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右,D正确.
4.(多选)(2021·湖南娄底模拟)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示,取甲图中电流的方向为正方向,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为FN,则( )
A.在t1时刻,FN>G,P有收缩的趋势
B.在t2时刻,FN=G,穿过P的磁通量不变
C.在t3时刻,FN=G,P中有感应电流
D.在t4时刻,FN>G,P有收缩的趋势
ABC 解析:当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此线圈P中的磁通量增大,根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大,故线圈有远离和面积收缩的趋势,即FN>G,P有收缩的趋势,故A正确;当螺线管中电流不变时,其形成磁场不变,线圈P中的磁通量不变,因此线圈P中无感应电流产生,则t2时刻FN=G,故B正确;t3时刻螺线管中电流为零,但是线圈P中磁通量是变化的,因此此时线圈P中有感应电流,但此时刻二者之间没有相互作用力,即FN=G,故C正确;当螺线管中电流不变时,其形成的磁场不变,线圈P中的磁通量不变,因此Q线圈中无感应电流产生,故t4时刻FN=G,此时P没有收缩的趋势,故D错误.
5.(多选)如图甲所示,在一螺线管内部中点处放置一小铜环;如图乙所示,在一螺线管外部放置一大铜环,闭合开关的瞬间,下列说法正确的是( )
A.从左往右看,两个铜环中都有沿顺时针方向的感应电流
B.从左往右看,小铜环中有顺时针方向的感应电流,大铜环中有逆时针方向的感应电流
C.两个铜环都有收缩的趋势
D.小铜环有收缩的趋势,大铜环有扩张的趋势
AD 解析:题图甲中通过小铜环的是螺线管内部的部分磁感线,题图乙中通过大铜环的是螺线管内部的所有磁感线与螺线管外部的部分磁感线的差值.闭合开关瞬间,穿过两铜环的磁通量均向左增大,根据楞次定律,则铜环中的感应电流的磁场的方向向右,从左往右看,铜环中感应电流沿顺时针方向,A正确、B错误;闭合开关的瞬间,穿过铜环的磁通量向左增大,根据“增缩减扩”可知,题图甲中小铜环有收缩的趋势,题图乙中大铜环有扩张的趋势,C错误、D正确.
6.(多选)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按图乙所示的规律变化.螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出),圆环轴线与螺线管轴线重合.下列说法正确的是( )
A.t= 时刻,圆环有扩张的趋势
B.t= 时刻,圆环有收缩的趋势
C.t= 和t= 时刻,圆环内的感应电流大小相等
D.t= 时刻,圆环内有俯视逆时针方向的感应电流
BC 解析:t= 时刻,线圈中通有顺时针逐渐增大的电流,则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增加,由