2.1 楞次定律（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

第二章　电磁感应 2.1　楞次定律 [见学生用书P19] 某位老师制作了两个大小相同的铜制圆环，如图所示，其中一个圆环有切口，另一个圆环是完整的。两个圆环固定在一根可以在水平面内自由转动的直杆上，当磁铁磁极移近(不要碰到)完整的圆环时，圆环好像被推动了，会随磁铁运动；对于另一个有切口的圆环，同样操作后圆环没有反应。请解释其中的原理。 【答案】 当条形磁铁一端靠近完整的圆环时，穿过圆环的磁通量增加，圆环中产生感应电流，圆环和磁铁间产生安培力，阻碍两者相对运动，故磁铁靠近时圆环远离磁铁；当条形磁铁的一端靠近或远离有切口的圆环时，由于圆环不闭合，因此圆环中没有电流，从而没有出现阻碍作用。 1．在物理学史上，奥斯特首先发现电流周围存在磁场，随后物理学家提出“磁生电”的闪光思想，很多科学家为证实这种思想进行了十多年的艰苦研究，首先成功发现“磁生电”的物理学家是(　C　) A．牛顿 B．爱因斯坦 C．法拉第 D．楞次 【解析】 法拉第历经十多年的研究，最早提出了电磁感应现象，即“磁生电”现象，C正确。 2．为探讨磁场对脑部神经组织的影响及其在临床医学上的应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的结论中正确的是(　D　) 第2题图 A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象 B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应 C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用 D．若脉冲电流反向流经线圈，则也能在脑部产生感应电场及感应电流 【解析】 脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应现象，A错误；脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电磁感应现象，B错误；产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，当脉冲电流改为恒定电流时，磁场不发生变化，即磁通量不变，所以不会产生感应电动势，故不能持续对脑神经产生电刺激作用，C错误；若脉冲电流反向流经线圈，也会引起磁通量变化，所以也能在脑部产生感应电场及感应电流，D正确。 3．如图所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，与导轨接触良好，它从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在OA上，直到ab棒完全落在OC上。空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中(　C　) 第3题图 A．感应电流方向是b→a B．感应电流方向是a→b C．感应电流方向先是b→a，后是a→b D．感应电流方向先是a→b，后是b→a 【解析】 在ab棒滑动的过程中，△aOb的面积先增大，后减小，穿过△aOb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b→a，后是a→b，C正确。 4．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(　B　) 第4题图 A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转 C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转 【解析】 当带正电的绝缘圆环a顺时针加速旋转时，相当于顺时针方向电流，并且在增大，根据右手螺旋定则，绝缘圆环a内有垂直于纸面向里的磁场，金属圆环b处有垂直于纸面向外的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁感应强度方向是垂直于纸面向里(因为向里的比向外的磁通量多，向里的是全部，向外的是部分)而且增大，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，磁场对电流的作用力向外，所以b中产生逆时针方向的感应电流，当带正电的绝缘圆环a顺时针减速旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，B正确。 5．如图所示，将通电线圈(电流方向沿图中箭头方向)悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将(　A　) 第5题图 A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁 C．不转动，只靠近磁铁 D．不转动，只离开磁铁 【解析】 线圈通有顺时针电流，并处于N极的附近，根据左手定则可知，线圈右边安培力方向垂直于纸面向里，所以线圈转动；由右手螺旋定则可知，线圈向外一面为S极，因为异名磁极相互吸引，所以线圈靠近磁铁。综上所述，线圈转动并同时靠近磁铁，A正确。 6．如图所示，在下列情况中，正方形线框在匀强磁场里运动，能否产生感应电流？为什么？ 第6题图 (1)将线框由正方形拉成圆形。 (2)将线框匀加速垂直于纸面向外拉。 (3)将线框向左拉出磁场。 (4)绕线框任一边旋转。 【答案】 (1)将线框由正方形拉成