第2章 专题5 楞次定律的理解及应用-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第二册 江苏专版 1 5 专题5 楞次定律的理解及应用 刷题型 2 1.[重庆巴蜀中学2023高二下期中] 某同学制作了一个简易的稳定装置，如图所示， 极朝右的条 形磁铁正中心被细线悬挂在天花板下，在条形磁铁的左右两侧放置两个完全相同的闭合圆形线圈， 线圈圆心在条形磁铁中轴线上且始终与地面保持相对静止，将需要稳定的实验设备悬挂于条形磁 铁下方（图中未画出），当条形磁铁左右摆动或前后转动时，可快速地回到稳定状态，则( ) D A.当条形磁铁向右摆动时，从右往左看，右侧线圈将产生逆时针方向的感应电流 B.当条形磁铁向右摆动时，左侧线圈有收缩的趋势，右侧线圈有扩张的趋势 C.无论条形磁铁向哪边摆动，两侧线圈总是同时对磁铁提供排斥力 D.无论条形磁铁向哪边摆动，两侧线圈的感应电流方向总是相反 题型1 楞次定律的广义表述 3 解析 条形磁铁向右摆动时，穿过右侧线圈向右的磁通量增加，根据楞次定律可知，右侧线圈将 产生向左的感应磁场，从右往左看，右侧线圈将产生顺时针方向的感应电流，A错误；条形磁铁 向右摆动时，穿过右侧线圈的磁通量增加，根据楞次定律“增缩减扩”可知，右侧线圈有收缩的 趋势，穿过左侧线圈的磁通量减少，则左侧线圈有扩张的趋势，B错误；条形磁铁摆动时，根据 “来拒去留”可知，靠近线圈时会受到排斥力作用，远离线圈时会受到吸引力作用，故两侧线圈 总是一个提供排斥力，一个提供吸引力，C错误；条形磁铁摆动时，穿过两侧线圈的磁通量总是 朝同一方向且一个增加、一个减少，故线圈内会产生相反方向的感应磁场，从而形成反方向的感 应电流，D正确. 题型1 楞次定律的广义表述 4 2.科学家发现一种新型合金材料 ，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（其产生的磁场与条形磁铁的类似）.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( ) B 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 题型1 楞次定律的广义表述 5 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，题图甲中，穿过线圈的磁通量始终为零，故题图甲线圈中始终无感应电流产生，也不受安培 力作用，无收缩或扩张趋势，A、C错误；题图乙中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知， 线圈有收缩并远离的趋势，但合金材料的磁场方向未知，所以线圈中的感应电流方向不能确定， B正确，D错误. 题型1 楞次定律的广义表述 6 【方法总结】分析线圈收缩或扩张趋势的方法：当线圈内只有一个方向的磁场时，根据 “增缩减扩”判断；当线圈内有两个相反方向的磁场时，先判断穿过线圈的净磁通量的变化情况， 然后根据“增缩减扩”判断. 题型1 楞次定律的广义表述 7 3.[云南昆明一中2024月考] 某研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的 应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设 线圈，下列说法正确的是( ) B A.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中 B.当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用 C.当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈、 中的电流方向相同 D.当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈 能阻碍电梯下落 题型1 楞次定律的广义表述 8 解析 电梯突然坠落时，感应电流产生的磁场可以阻碍电梯的运动，但无法使其停在空中，A错 误，B正确；当电梯坠落至图示位置时，穿过闭合线圈B的磁通量向上增加，由楞次定律可知线圈 B中感应电流的方向为顺时针（俯视），同理可知线圈A中的感应电流方向为逆时针（俯视），C 错误；当电梯突然坠落时，穿过线圈A的磁通量突然减少，穿过线圈B的磁通量突然增多，根据楞 次定律可知线圈A、B均对电梯有阻碍作用，D错误. 题型1 楞次定律的广义表述 9 【方法总结】解答本类问题的关键是正确判断两个线圈中原磁场的方向和磁通量的变化，利用楞 次定律判断感应电流的方向.线圈由于感应电流所受的安培力会阻碍磁通量变化，即两者靠近时， 安培力会阻碍靠近，当两者远离时，安培力会阻碍远离，即楞次定律表现出“来拒去留”. 题型1 楞次定律的广义表述 10 4.[广西百色2024高二上期末] 如图，矩形闭合线圈竖直放置， 是它的对 称轴，通电直导线与平行，且、 所在平面与线圈平面垂直.能使线圈 中产生方向为 的感应电流的方法是 ( ) D A.中电流 逐渐增大 B.沿图中虚线靠近 C.线圈绕轴顺时针转动 （俯视） D.线圈绕轴逆时针转动 （俯视） 题型1 楞次定律的广义表述 11 解析 是线圈的对称轴，由题图可知中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零， 中电流 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； 沿图中虚线靠近 ，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； 线圈绕轴顺时针转动 （俯视），穿过线圈且垂直于与 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，故C错误；线圈绕轴逆时针转动 （俯视），穿过线圈且垂直于与 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 ，故D正确. 题型1 楞次定律的广义表述 12 5. 为一金属杆，它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕 点在纸面内转动，为以 为圆心、位于纸面内的金属圆环，在杆转动过 程中，杆的 端始终与金属环保持良好接触，A为电流表，其一端与金属环 相连，另一端与点良好接触.当杆沿逆时针方向转动时，某时刻 杆的位 置如图所示，则此时刻( ) B A.有电流通过电流表，方向由到，作用于杆 的安培力向右 B.有电流通过电流表，方向由到，作用于杆 的安培力向左 C.有电流通过电流表，方向由到，作用于杆 的安培力向右 D.无电流通过电流表，作用于杆 的安培力为零 题型2 右手定则、左手定则、安培定则的综合应用 13 解析 当杆沿逆时针方向转动时，根据右手定则，判断出杆中感应电流方向为 ，有电流 通过电流表，方向为；根据左手定则可知，作用于杆 的安培力向左，故B正确. 题型2 右手定则、左手定则、安培定则的综合应用 14 6.如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻，金属棒 与两导轨垂直 并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下.磁感应强度随时间的变 化关系如图乙所示（以向下为正方向），时间内 始终保持静止.则下列说法正确的是 ( ) C 甲 乙 A.时间内中的感应电流方向总是由到 B.时间内 棒所受的安培力向左 C.时间内 棒所受的静摩擦力向右 D. 时间内穿过回路的磁通量逐渐减小 题型2 右手定则、左手定则、安培定则的综合应用 15 解析 根据题意，结合题图乙可知， 时间内，磁场方向向下，穿过回路的磁通量逐渐减小， 由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，回路中电流方向为顺时 针（俯视），即中的感应电流方向为由到， 时间内，磁场方向向上，穿过回路的磁 通量逐渐增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，回路中 电流方向为顺时针（俯视），即中的感应电流方向为由到 ，故A、D错误；根据上述分析可 知，时间内，金属棒中电流方向为，磁场方向向下，由左手定则可知， 棒所受 的安培力向右，故B错误；根据上述分析可知，时间内，金属棒中电流方向为 ， 磁场方向向上，由左手定则可知，棒所受的安培力向左，由平衡条件可知， 棒所受的静摩 擦力向右，故C正确. 题型2 右手定则、左手定则、安培定则的综合应用 16 【关键点拨】解答本题的关键是通过安培定则判断电流与其周围磁场的方向关系，利用左手定则 判断安培力的方向. 【方法总结】根据闭合回路中磁场的变化，确定磁通量的变化.结合楞次定律确定出感应电流的磁 场方向，再根据安培定则确定感应电流的方向.结合左手定则和平衡条件确定安培力方向和静摩擦 力的方向. 题型2 右手定则、左手定则、安培定则的综合应用 17 7.[江苏南京师大附中2024高二上期末] 某同学学习了电磁感应相关知识之后， 做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一 极朝 下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为 .下列说法正确的是( ) C A.将磁铁加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于 B.将磁铁匀速远离线圈的过程中，电子秤的示数等于 C.将磁铁加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视） D.将磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳 热 题型3 楞次定律与能量守恒 18 解析 将条形磁铁插向线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生 了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律“来拒去留”可知，在将磁铁插向 线圈的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于 ，在将磁铁远离线圈的过程中， 线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于 ，A、B错误；根据楞次定律和安培定则可判断， 将磁铁的 极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），C正确；将 磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、手对磁铁的作用力以及斥力作用，重力和手对磁铁 的作用力的合力做的功等于斥力所做的功，最终转化为线圈中的焦耳热，D错误. 【关键点拨】将磁铁匀速插向线圈的过程中，磁铁动能不变，重力势能减少，则磁铁的机械能减少. 题型3 楞次定律与能量守恒 19 8.[福建泉州2024高二下月考] 如图所示，右端为 极的磁铁置于光滑水平桌面上并与轻质弹簧相 连，弹簧另一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖 直固定线圈的圆心.用力将磁铁向右拉到某一位置后释放，磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动 过程，以下说法不正确的是( ) C A.磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生排斥力 B.线圈中的电流方向发生变化 C.灯泡的亮暗不会发生变化 D.磁铁振动的幅度逐渐减小 题型3 楞次定律与能量守恒 20 解析 根据楞次定律可知，感应电流的效果总要阻碍引起感应电流变化的原因，磁铁接近线圈时 穿过线圈的磁通量增大，感应电流产生的磁场对磁铁必定产生排斥力，以阻碍磁通量的增大，故 A正确；开始时穿过线圈的磁场的方向向右，当磁铁靠近时，穿过线圈向右的磁通量增大，感应 电流产生的磁场方向向左，根据安培定则，从右往左看，感应电流沿顺时针方向，当磁铁远离时， 穿过线圈向右的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向右，根据安培定则，从右往左看，感应 电流沿逆时针方向，可知线圈中的电流方向发生变化，故B正确；利用“极限法”分析，根据能 量守恒定律可知，磁铁在运动过程中，线圈中产生感应电流，灯泡消耗电能，弹簧最大弹性势能 一定减小，则磁铁振动的幅度逐渐减小，磁铁最终会停下来，此时线圈中无电流，灯泡不亮，故 在振动过程中，灯泡的亮暗会发生变化，故C错误，D正确 符合题意. 题型3 楞次定律与能量守恒 21 $$