第2章 专题训练一 楞次定律的应用-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练习（人教版2019）

练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 1. MN 、 GH 为光滑 的水平平行金属导 轨 ， ab 、 cd 为跨 在导轨上的两根 金属杆， 匀强磁场垂直穿过 MN 、 GH 所在 的平面， 如图所示， 则 （ ） A. 若固定 ab ， 使 cd 向右滑动 ， 则 abdc 回路有电流， 电流方向由 a 到 b 到 d 到 c B. 若 ab 、 cd 以相同的速度一起向右滑动， 则 abdc 回路有电流， 电流方向由 c 到 d 到 b 到 a C. 若 ab 向左、 cd 向右同时运动， 则 abdc 回路电流为 0 D. 若 ab 、 cd 都向右运动 ， 且两棒速度 v cd >v ab ， 则 abdc 回路有电流， 电流方向 由 c 到 d 到 b 到 a 2. 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 （ ） 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 3. （多选） 磁悬浮高速列车在我国上海已正 式投入运营。 如图所示就是磁 悬浮的原理， 图中 A 是圆柱形 磁铁， B 是用高温超导材料制 成的超导圆环。 将超导圆环 B 水平放在磁铁 A 上， 它就能在 磁力的作用下悬浮在磁铁 A 的上方空中， 则 （ ） A. 在 B 放入磁场的过程中， B 中将产生 感应电流； 当稳定后， 感应电流消失 B. 在 B 放入磁场的过程中， B 中将产生 感应电流； 当稳定后， 感应电流仍存在 C. 若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方 向为顺时针方向 （从上往下看） D. 若 A 的 N 极朝上， B 中感应电流的方 向为逆时针方向 （从上往下看） 4. 如图所示， 在通有恒定电流 的直导线上方 ， 一个用绝缘 丝线悬挂的铜球正沿导线方 向摆动， 其振幅将会 （ ） A. 不变 B. 减小 C. 增大 D. 先减小后增大 5. 置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各 引出一根导线， 与套在铁芯上部的线圈 A 相连。 套在铁芯下部的线圈 B 引出两根导 线接在两根水平导轨上， 如图所示。 导轨 上有一根金属棒 ab 处在垂直于纸面向外 的 匀 强 磁 场 中 。 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ） 专题训练一 楞次定律的应用 M N G H a b c d 第 1 题图 I b a b O 第 2 题图 A B 第 3 题图 I 第 4 题图 38 第二章 电 磁 感 应 练 A. 圆盘顺时针加速转动时， ab 棒将向左 运动 B. 圆盘顺时针匀速转动时， ab 棒将向右 运动 C. 圆盘顺时针减速转动时， ab 棒将向左 运动 D. 圆盘逆时针加速转动时， ab 棒将向左 运动 6. （多选） 1824 年， 法国 科学家阿拉果完成了著 名的 “圆盘实验”。 实 验中将一铜圆盘水平放 置， 在其中心正上方用 柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针， 如图所示。 实验中发现， 当圆盘在磁针 的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时， 磁针也随着一起转动起来， 但略有滞后。 下列说法正确的是 （ ） A. 圆盘上产生了感应电动势 B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针 转动 C. 在圆盘转动的过程中， 磁针的磁场穿 过整个圆盘的磁通量发生了变化 D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形 成电流， 此电流产生的磁场导致磁针 转动 7. （多选） 电吉他中电拾音器的基本结构如 图所示， 磁体附近的金属弦被磁化， 因 此弦振动时， 在线圈中产生感应电流 ， 电流经电路放大后传送到音箱发出声音， 下列说法正确的有 （ ） A. 选用铜质弦， 电吉他仍能正常工作 B. 取走磁体， 电吉他将不能正常工作 C. 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应 电动势 D. 弦振动过程中， 线圈中的电流方向不 断变化 8. （多选） 法拉第圆盘发电机的示意图如图 所示。 铜圆盘安装在竖直的铜轴上， 两 铜片 P 、 Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接 触。 圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中。 圆盘旋转时， 关于流过电阻 R 的电 流， 下列说法正确的是 （ ） A. 若圆盘转动的角速度恒定， 则电流大 小恒定 B. 若从上向下看， 圆盘顺时针转动， 则 电流沿 a 到 b 的方向流动 C. 若圆盘转动方向不变， 角速度大小发 生变化， 则电流方向可能发生变化 A B a b O 第 5 题图 铜圆盘 第 6 题图 第 8 题图 B P Q a b R 金属弦 磁体 到放大器 线圈 S N S N 第 7 题图 39 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） D. 若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍， 则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍 9. 如图甲所示， 绝缘的水平桌面上放置一金 属圆环， 在圆环的正上方放置一个螺线 管， 在螺线管中通入如图乙所示的电流， 电流从螺线管 a 端流入为正， 以下说法正 确的是 （ ） A. 从上往下看， 0~1 s 内圆环中的感应电 流沿顺时针方向 B. 0~1 s 内圆环面积有扩张的趋势 C. 3 s 末圆环对桌面的压力小于圆环的 重力 D. 1~2 s 内和 2~3 s 内圆环中的感应电流 方向相反 10. （多选） 如图， 一均匀金 属圆盘绕通过其圆心且 与盘面垂直的轴逆时针 匀速转动 。 现施加一垂 直穿过圆盘的有界匀强磁场， 圆盘开始 减速。 在圆盘减速过程中， 以下说法正 确的是 （ ） A. 处于磁场中的圆盘部分， 靠近圆心处 电势高 B. 所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C. 若所加磁场反向， 圆盘将加速转动 D. 若所加磁场穿过整个圆盘， 圆盘将匀 速转动 11. （多选） 如图所示， 等腰直角三角形区域 内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场， 它的底边在 x 轴上且长为 l ， 高为 l ， 纸 面内一边长为 l 的正方形导线框沿 x 轴 正方向以速度 v 匀速穿过匀强磁场区 域， 在 t=0 时恰好位于图中所示的位置。 下列说法正确的是 （ ） A. 穿过磁场过程中磁通量最大值为 1 2 Bl 2 B. 穿过磁场过程中感应电动势的最大值 为 1 2 Blv C. 线框中产生的电流始终沿顺时针方向 D. 穿过磁场过程中线框受到的安培力始 终向左 a b 甲 乙 第 9 题图 t/s i/A 2 4 6 O 第 10 题图 第 11 题图 x l l-l O O 40 第二册 （人教版）高中物理选择性必修 拢， 回路的面积减小一点， 使穿过回路的磁场减小一 点， 起到阻碍原磁通量增加的作用， 故 A 、 B 错误； 由 于磁铁受到向上的安培力作用， 所以合力小于重力， 磁 铁的加速度一定小于 g ， 故 C 正确， D 错误。 15. D 【解析】 根据右手螺旋定则可知， 直线电流下 边磁场方向垂直纸面向里， 由于电流增大， 则弹性的金 属圆环中的磁通量增大， 导致产生感应电流， 根据楞次 定律可知， 圆环中的感应电流方向： 逆时针方向。 根据 左手定则可知， 弹性的金属圆环上边所受的安培力竖直 向下， 弹性的金属圆环下边所受的安培力竖直向上， 由 于下边离长直导线电流越远， 磁场越弱， 所以向下的安 培力大于向上的安培力， 从而导致橡皮绳的长度变长； 可将圆环等效成一段一段的导线， 由左手定则可知， 安 培力指向圆心， 导致弹性环面积减小， 故 D 正确， A 、 B 、 C 错误。 16. B 【解析】 如果磁铁的磁性足够强， 磁铁在铜管 中运动受到阻力更大， 原因是当磁铁运动时才会导致钢 管的磁通量发生变化， 才出现感应磁场阻碍原磁场的变 化， 所以运动时间变长， 但一定会落下， 故 A 错误， B 正确； 磁铁在铜管中运动的过程中， 虽不计空气阻力， 但在过程中， 出现安培力做功产生热能， 所以机械能不 守恒， 故 C 错误； 如果将铜管换成塑料管， 磁铁不会受 到安培力阻力， 因此出来的时间不变， 故 D 错误。 17. B 【解析】 圆盘转动时时， 相当 A 、 O 间的半径 切割磁感线产生感应电动势， 该半径与 R 构成闭合回 路， 电路中产生感应电流， 由右手定则可知， 通过电阻 R 的感应电流方向为 P→R→Q ， 故 A 、 C 错误， B 正确； 调换磁铁的 N 、 S 极同时改变金属盘的转动方向， 半径 的转动方向与磁场方向同时变为相反方向， 由右手定则 可知， R 中感应电流的方向不变， 故 D 错误。 * 18. C 【解析】 两个线圈的磁通量都增大， 都产生 感应电流， 但是线圈 A 导线所在处无磁场， 不受磁场 力， 线圈 A 的大小不发生变化； 根据增缩减扩规律， 线 圈 B 收缩。 专题训练一 楞次定律的应用 1. D 【解析】 只要 abcd 构成的回路磁通量变化， 回 路就有感应电流， 故 B 、 C 错误； 根据楞次定律知感应 电流方向为顺时针方向， 故 A 错误； D 中感应电流方向 为顺时针方向， 故 D 正确。 2. B 【解析】 因为两个圆环有收缩趋势， 因此 a 环 中电流方向为顺时针， 由安培定则知， a 环电流方向产 生的磁场为垂直纸面向里， 与 b 环感应电流磁场方向相 同， 根据楞次定律知 a 环在减速运动， 故 B 正确。 3. BC 【解析】 当 B 环靠近 A 时， 由于越靠近磁铁 A ， 其磁场就越强， 磁感线就越密， 所以在靠近过程中 穿过 B 环的磁通量会发生变化， 即在 B 环中会产生感应 电流； 由于发生了超导， 即没有电阻， 所以此时 B 环中 的电流不会变小， 且永远存在， 故 A 错误、 B 正确； 此 时圆环 B 水平悬浮在磁铁 A 的上方空中， 即相互排斥， 若 A 的 N 极朝上， 这就说明 B 环的下面是 N 极， 由安 培定则可判断此时感应电流为顺时针方向 （俯视）， 故 C 正确， D 错误。 4. B 【解析】 因通电导线周围存在不均匀的磁场， 当 铜球在摆动过程中， 导致铜球产生涡流， 出现安培阻力， 则机械能转化为内能， 故其振幅将会减小， B 正确。 5. A 【解析】 由右手定则可知， 圆盘顺时针加速转 动时， 感应电流从圆心流向边缘， 线圈 A 中产生的磁场 方向向下且磁场增强。 由楞次定律可知， 线圈 B 中的感 应磁场方向向上， 由右手螺旋定则可知， ab 棒中感应电 流方向由 a→b 。 由左手定则可知， ab 棒受的安培力方 向向左， ab 棒将向左运动， 同理， 若圆盘逆时针加速转 动时， ab 棒将向右运动， 故 A 正确、 D 错误； 当圆盘顺 时针匀速转动时， 线圈 A 中产生恒定的电流， 那么线圈 B 的磁通量不变， 则 ab 棒没有感应电流， 则将不会运 动， 故 B 错误； 若圆盘顺时针减速转动时， 线圈 A 中产 生的磁场方向向下且磁场减弱， 由楞次定律可知， 线圈 B 中的感应磁场方向向下， 由右手螺旋定则可知， ab 棒 中感应电流方向由 b→a 。 由左手定则可知， ab 棒受的 安培力方向向右， ab 棒将向右运动， 故 C 错误。 6. AB 【解析】 圆盘运动过程中， 半径方向的金属 条在切割磁感线， 在圆心和边缘之间产生了感应电动 势， A 正确； 圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中， 内 部距离圆心远近不同的点的电势不等而形成涡流， 产生 的磁场又导致磁针转动， B 正确； 圆盘转动过程中， 圆 盘位置、 圆盘面积和磁场都没有发生变化， 所以没有磁 通量的变化， C 错误； 圆盘本身呈现电中性， 不会产生 环形电流， D 错误。 7. BCD 【解析 】 铜质弦为非磁性材料， 不能被磁 化， 选用铜质弦， 电吉他不能正常工作， A 错误； 若取 20 参考答案与解析 走磁体， 金属弦不能被磁化， 其振动时， 不能在线圈中 产生感应电动势， 电吉他不能正常工作， B 正确； 由 E= n Δ椎 Δt 可知， C 正确； 弦振动过程中， 穿过线圈的磁通 量大小不断变化， 由楞次定律可知， 线圈中感应电流方 向不断变化， D 正确。 8. AB 【解析】 将圆盘看成无数根辐条组成， 它们 都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流， 根据 右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心， 则当圆 盘顺时针 （俯视） 转动时， 流过电阻的电流方向从 a 到 b ， B 正确； 由法拉第电磁感应定律得感应电动势 E= BL= 1 2 BL 2 棕 ， I= E R+r ， 棕 恒定时， I 大小恒定， 棕 大小变 化时， I 大小变化， 方向不变， 故 A 正确， C 错误； 由 P=I 2 R= B 2 L 4 棕 2 R 4 （ R+r ） 2 知， 当 棕 变为 2 倍时， P 变为原来的 4 倍， D 错误。 9. A 【解析】 由图乙知， 0~1 s 内螺线管中电流逐渐 增大， 穿过圆环向上的磁通量增大， 由楞次定律知圆环 中感应电流的磁场向下， 圆环面积有缩小的趋势， 从上 往下看， 0~1 s 内圆环中的感应电流沿顺时针方向， A 正确， B 错误； 同理可得 1~2 s 内和 2~3 s 内圆环中的 感应电流方向相同， D 错误； 3 s 末电流的变化率为 0 ， 螺线管中磁感应强度的变化率为 0 ， 在圆环中不产生感 应电流， 圆环对桌面的压力等于圆环的重力， C 错误。 10. ABD 【解析】 由右手定则可知， 处于磁场中的 圆盘部分， 靠近圆心处电势高， A 正确； 根据 E=BLv 可 知所加磁场越强， 则感应电动势越大， 感应电流越大， 产生的电功率越大， 消耗的机械能越快， 则圆盘越容易 停止转动， B 正确； 若加反向磁场， 根据楞次定律可知 安培力阻碍圆盘的转动， 故圆盘仍减速转动， C 错误； 若所加磁场穿过整个圆盘， 则圆盘中无感应电流， 不消 耗机械能， 圆盘匀速转动， D 正确。 11. AD 【解析】 当导线框沿 x 轴正方向运动位移 l 时， 穿过线框的磁通量最大， 最大值为 椎=BS=B× 1 2 l 2 = 1 2 Bl 2 ， 故 A 正确； 当导线框沿 x 轴正方向运动位移 l 时， 有效切割的长度最大， 产生的感应电动势最大， 感 应电动势的最大值为 E=Blv ， 故 B 错误； 根据楞次定律 判断可知， 线框进入磁场中产生的感应电流沿顺时针， 穿出磁场时感应电流逆时针方向， 故 C 错误； 由左手定 则判断可知， 穿过磁场过程中线框受到的安培力一直向 左， 故 D 正确。 2.法拉第电磁感应定律 基础练习 1. C 【解析】 由法拉第电磁感应定律 E=n Δ椎 Δt 知， 感应电动势的大小与线圈匝数有关， A 错误； 感应电动 势正比于 Δ椎 Δt ， 与磁通量的大小无直接关系， B 错误， C 正确； 根据楞次定律可知， 感应电流的磁场总是阻碍引 起感应电流的磁通量的变化， 即 “增反减同”， D 错误。 2. D 【解析】 图像斜率越小， 表明磁通量的变化率 越小， 感应电动势也就越小。 3. C 【解析】 电容器两极板间的电势差 U 等于感应 电动势 E ， 由法拉第电磁感应定律可得 E= ΔB Δt · L 1 L 2 =2× 10 -4 V ， 电容器的带电荷量 Q=CU=CE=6×10 -9 C ， 再由楞 次定律可知上极板的电势高， 带正电， C 正确。 4. D 【解析】 由法拉第电磁感应定律可知 E= ΔB Δt S ， 结合闭合电路欧姆定律 ， 则安培力的表达式 F=BIl= B ΔB ΔtR Sl ， 由图可知安培力的大小不变， 而 S 、 l 是定 值， 若磁场 B 增大， 则 ΔB Δt 减小， 若磁场 B 减小， 则 ΔB Δt 增大； 线圈 AB 边所受安培力向右， 则感应电流的 方向是顺时针， 原磁场磁感强度应是增加的， 故 D 正 确， A 、 B 、 C 错误。 5. BD 【解析】 只要穿过圆线圈的磁通量发生变化， 线圈中就有感应电动势和感应电流， 因为磁场变化情况 相同， 有效面积也相同， 所以每匝线圈产生的感应电动 势相同， 又由于两线圈的匝数和半径不同， 电阻值不 同， 根据电阻定律， 单匝线圈电阻之比为 2 ∶ 1 ， 所以， 感应电流之比为 1 ∶ 2 。 故 B 、 D 正确。 6. B 【解析】 当正方形线圈 abcd 有一半处在磁感 应强度为 B 的匀强磁场中时 ， 磁通量为 椎=B · 1 2 l 2 = 1 2 Bl 2 ， 根据 q=N Δ椎 R =N Bl 2 2R ， 故 B 正确 ， A 、 C 、 D 错误。 21