第二章 专题六 “三定则一定律”的综合应用　楞次定律的推论及应用-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册作业与测评word（人教版）

物理　选择性必修·第二册[人教版]作业与测评 专题六　“三定则一定律”的综合应用　楞次定律的推论及应用 1．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 基本物理现象 应用的定则或定律 判断电流(运动电荷)产生的磁场的方向 安培定则 判断安培力、洛伦兹力的方向 左手定则 判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向 右手定则 判断穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生的感应电流的方向 楞次定律 2.“三定则一定律”的应用技巧 (1)应用楞次定律时，一般要结合使用安培定则(右手螺旋定则)。 (2)研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向，再用 左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。 3．楞次定律的推论 引起感应电流的原因 如何“阻碍” 口诀 原磁通量变化 感应电流产生的磁场方向在原磁通量增加时与原磁场方向相反，反之相同 增反减同 导体相对运动 感应电流受到的安培力总是阻碍相对运动 来拒去留 原磁通量变化 线圈面积在原磁通量增加时收缩，反之扩大(磁感线往同一方向穿过线圈平面时) 增缩减扩 原磁通量变化 线圈在原磁通量增大时远离磁场源，反之靠近 增离减靠 典型考点一　“三定则一定律”的综合应用 1.(多选)如图所示，长直导线MN中通有竖直向上的电流I，其附近有一个矩形线框ABCD，线框与导线始终在同一个平面内。则下列说法中正确的是(　　) A．若I恒定，将矩形线框向右平移，线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流 B．若I恒定，将导线MN向左平移，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流 C．若使MN中的电流突然为零，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流 D．若使MN中的电流突然反向，线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流 答案：AD 解析：若I恒定，根据右手螺旋定则可知，导线右侧磁场垂直纸面向里，且离导线越远磁场越弱，将矩形线框向右平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，A正确；若I恒定，将导线MN向左平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，B错误；若使MN中的电流突然为零，则穿过线框的磁通量向里且减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，C错误；若使MN中的电流突然反向，则穿过线框的磁通量由向里变为向外，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框中产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，D正确。 2．(多选)如图所示，导体ab、cd可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体ab向左移动时(　　) A．ab中感应电流的方向为a到b B．ab中感应电流的方向为b到a C．cd向左移动 D．cd向右移动 答案：AD 解析：由右手定则可判断ab中感应电流的方向为a到b，故cd中电流方向为c到d，根据左手定则可判定导体cd所受安培力方向水平向右，即向右移动，A、D正确。 3．如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则(　　) A．ab棒不受安培力作用 B．ab棒所受安培力的方向向右 C．ab棒中感应电流的方向由b到a D．螺线管的A端为N极 答案：C 解析：根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b到a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，C正确，D错误。根据左手定则可知，金属棒ab受到向左的安培力，A、B错误。 4.如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　) A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 答案：D 解析：金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，D正确。 [名师点拨]　本题是二次感应问题，即发生两次电磁感应，且第一次电磁感应的结果是第二次电磁感应的原因。这类题目有正向推导和逆向推导两类，主要思路是一步一步按程序分析。 典型考点二　楞次定律的推论及应用 5．(多选)我国已成功研制出一种磁悬浮高速列车。磁悬浮列车是在车辆底部安装电磁铁，在轨道两旁铺设一系列的铝环。当列车运行时，电磁铁产生的磁场相对铝环运动，列车凌空浮起，从而提高列车的速度。以下说法正确的是(　　) A．当列车靠近铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同 B．当列车靠近铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相反 C．当列车离开铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相反 D．当列车离开铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同 答案：BD 解析：当列车靠近铝环时，铝环中磁通量增加，根据“增反减同”可知，铝环中感应电流的磁场方向与电磁铁的磁场方向相反，故A错误，B正确；当列车离开铝环时，铝环中磁通量减少，根据“增反减同”可知，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同，故C错误，D正确。 6.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁体从高处加速下落接近回路时(　　) A．P、Q将互相靠拢 B．P、Q将互相远离 C．磁体的加速度一定大于g D．磁体的加速度仍等于g 答案：A 解析：当条形磁体从上到下接近闭合回路时，穿过回路的磁通量在不断增加。根据楞次定律可知，感应电流所产生的效果总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化——增加，阻碍磁通量增加可以通过减小回路的面积来实现，故P、Q将互相靠拢，A正确，B错误；为了反抗磁体下落时磁通量的增加，根据“来拒去留”可知，感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力，使磁体下落的加速度小于g，C、D错误。 7．如图甲所示，通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上，A中通有如图乙所示的变化电流，t＝0时电流方向如图甲中箭头所示。在t1～t2时间内，对于线圈B的电流方向(从左往右看)及运动方向，下列判断正确的是(　　) A．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈向右摆动 B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈向左摆动 C．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈向右摆动 D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈向左摆动 答案：C 解析：在t1～t2时间内，由题图乙可知，A中电流与题图甲中电流方向相反，且逐渐增大，根据右手螺旋定则可知，螺线管A在线圈B处产生的磁场向左且增强，则穿过线圈B的磁通量向左增大，根据楞次定律可得，B内感应电流的方向为顺时针(从左向右看)；根据“增离减靠”可知，线圈向右摆动，以阻碍磁通量的增大，C正确。 8.如图所示，abcd是一个可以绕垂直于纸面的轴OO′转动的闭合矩形导体线圈(ab、bc、cd段没有画出)，在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈abcd将(　　) A．静止不动 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向 答案：C 解析：无论电源的极性如何，在两电磁铁中间的区域内产生水平方向的匀强磁场，当滑片P自左向右滑动时，电路中的电流增大，穿过导体线圈abcd的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的效果应阻碍原磁通量的增大，此时线圈abcd应顺时针转动，C正确。(还可以理解为应用了楞次定律的推论“增缩减扩”，“面积”理解为线圈在垂直于磁场方向的投影面积) 9.(多选)如图所示，螺线管B的轴线与闭合金属环A的轴线共线，B中有恒定电流，从某时刻起，当B中通过的电流逐渐变大时，则(　　) A．环A有缩小的趋势 B．环A有扩张的趋势 C．螺线管B有缩短的趋势 D．螺线管B有伸长的趋势 答案：BC 解析：当B中通过的电流逐渐变大时，电流产生的磁场逐渐变强，穿过A的磁通量变大，为阻碍磁通量变大，环A有扩张的趋势，A错误，B正确；螺线管B电流变大，每匝线圈产生的磁场增强，线圈间的引力变大，螺线管B有缩短的趋势，C正确，D错误。 [名师点拨]　要深入理解楞次定律的推论，不要死板地记忆，不然在应用时就可能犯错误。例如本题中产生磁场的螺线管在环内部，螺线管电流增大时环内的磁通量增加，为了阻碍磁通量增加，线圈有扩张趋势，以便更多的螺线管外部的磁感线穿过环内，如果机械地应用“增缩减扩”就会答错。 1.(多选)边长为h的正方形金属导线框，从图示位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区高度为H，上、下边界如图中虚线所示，H>h。从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中(　　) A．线框中总有感应电流存在 B．线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针 C．线框中感应电流方向总是逆时针 D．线框受到的安培力方向总是向上 答案：BD 解析：从线框全部进入磁场开始到线框下边开始离开磁场，线框中的磁通量不变，无感应电流产生，A错误；线框在进入磁场过程中，线框下边切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为逆时针方向，离开磁场过程中，线框上边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为顺时针方向，所以线框中感应电流是先逆时针后顺时针，B正确，C错误；已知线框在进入和穿出磁场过程中的感应电流方向，由左手定则可知线框受到的安培力方向始终向上，D正确。 2.如图所示，金属环水平固定放置，现将一竖直的条形磁体在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁体穿过圆环的过程中，条形磁体与圆环(　　) A．始终相互吸引 B．始终相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 答案：D 解析：根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，当磁体靠近圆环时，磁体与圆环相互排斥；当磁体穿过圆环下落离开圆环时，磁体与圆环相互吸引，故D正确。 3.(多选)一定长度的软细导线围成一个处于同一平面的不规则闭合线圈，将线圈置于垂直于线圈平面的磁场中，若因磁场的变化而导致线圈突然变成圆形，下列说法正确的是(　　) A．磁场的磁感应强度是增强的 B．磁场的磁感应强度是减弱的 C．导线中产生逆时针方向的电流 D．导线中产生顺时针方向的电流 答案：BC 解析：线圈因磁场变化变成圆形，根据周长相等时圆形面积最大，可知线圈面积增大，由楞次定律的推论“增缩减扩”可知，磁场的磁感应强度是减弱的，故A错误，B正确；根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，根据安培定则可得，导线中产生逆时针方向的电流，故C正确，D错误。 4．科学家发现一种新型合金材料(Ni45Co5Mn40Sn10)，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，且铜片所在端为强磁性合金的一个磁极。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，两条状新型合金材料均会从非磁性合金变成强磁性合金。甲图中，穿过线圈的磁通量始终为零，故甲图线圈中无感应电流产生，也不受安培力，无收缩或扩张趋势，A、C错误；乙图线圈中磁通量增加，依据楞次定律的推论“增缩减扩”知，线圈有收缩趋势，B正确；依据感应电流产生的条件，乙图线圈中一定产生感应电流，但条状新型合金产生的磁场方向未知，所以感应电流方向不确定，D错误。 5.(多选)辽宁号航空母舰(代号：001型航空母舰，舷号：16，简称：辽宁舰)，是一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，也是中国第一艘服役的航空母舰。航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，由绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，左侧圆环套在光滑的绝缘杆上，当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去，下列说法正确的是(　　) A．从右侧看，开关闭合瞬间环中会产生沿逆时针方向的感应电流 B．电路接通时，使滑动变阻器的滑片P向上加速滑动时，左侧的金属环也会被向左弹射出去 C．电池正、负极调换后，闭合开关S的瞬间，金属环仍能向左弹射 D．若将金属环置于线圈右侧，闭合开关S的瞬间，环将向右弹射 答案：BCD 解析：由安培定则可知，开关闭合瞬间，圆环内部磁场向右变强，则由楞次定律可知，圆环中产生的感应电流由右侧看为顺时针方向，故A错误；电路接通时，使滑动变阻器的滑片P向上加速滑动时，变阻器接入电路中的电阻值减小，则电路中的电流增大，根据楞次定律的推论“增离减靠”，可知左侧的金属环会被向左弹射出去，故B正确；电池正、负极调换后，根据楞次定律的推论“增离减靠”，可知闭合开关S的瞬间，金属环仍将向左弹射，故C正确；若将金属环置于线圈右侧，根据楞次定律的推论“增离减靠”，可知闭合开关S的瞬间，金属环将向右弹射，故D正确。 6.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁体从线圈中线AB正上方等高处快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是(　　) 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，运动趋势向左 C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 答案：D 解析：根据楞次定律的推论“来拒去留”判断，磁体靠近线圈时两者相互排斥，FN大于mg，磁体远离线圈时两者相互吸引，FN小于mg，由于安培力阻碍两者间的相对运动，所以线圈一直有向右运动的趋势，D正确。 7.如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　) A．S增大，l变长 B．S减小，l变短 C．S增大，l变短 D．S减小，l变长 答案：D 解析：当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍，故D正确。 8.如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径大于B环的半径，从0到t1的时间间隔内，当导线A环中的电流iA发生某种变化时，导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向，且导线B环总有扩张的趋势。设A环中电流iA的正方向与图中箭头所示的方向相同，则iA随时间t变化的图线可能是(　　) 答案：B 解析：因为导线B环总有扩张的趋势，根据楞次定律的推论“增缩减扩”可以判断，iA激发的磁场在导线B环中的磁通量减小，则iA逐渐减小，C、D错误；而导线B环中的感应电流沿逆时针方向，根据安培定则知，iB激发的磁场在B环内垂直纸面向外，根据楞次定律，iA激发的磁场在B环内也垂直纸面向外，再根据安培定则可以判断，导线A环中的电流应沿逆时针方向，即iA沿负方向，A错误，B正确。 9.如图，同一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a环中通有逆时针方向的恒定电流I，b环中不通电。现将a环沿直线移向图中a′位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为(　　) A．i为顺时针方向，b环圆心向靠近a′位置运动 B．i为顺时针方向，b环圆心向远离a′位置运动 C．i为逆时针方向，b环圆心向靠近a′位置运动 D．i为逆时针方向，b环圆心向远离a′位置运动 答案：A 解析：a环中通有逆时针方向的恒定电流I，a环内的磁场方向垂直纸面向外，a环外的磁场方向垂直纸面向里，b环的总磁通量方向向外，当a环沿直线移向图中a′位置时，b环内的磁通量向外增大，由楞次定律可知，b环中感应电流i的方向为顺时针，根据楞次定律的推论，因感应电流而受到的安培力总是阻碍相对运动，所以b环圆心向靠近a′位置运动，则A正确，B、C、D错误。 10．(多选)近几年，许多品牌手机推出无线充电功能，最方便的应用场景之一，是在家用汽车上实现手机无线充电。如图所示为手机无线充电的工作原理示意图，其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈，若在充电基座内的送电线圈中通入方向由b经线圈到a，且正在变大的电流，在手机受电线圈中接一个电阻，则(　　) A．受电线圈中，通过电阻的电流方向由c到d B．受电线圈中，通过电阻的电流方向由d到c C．受电线圈与送电线圈相互吸引 D．受电线圈与送电线圈相互排斥 答案：AD 解析：根据安培定则可得，送电线圈中的电流产生的磁场方向向上，且正在增大，根据楞次定律可知，受电线圈中感应电流方向(由上向下看)为顺时针方向，通过电阻的电流方向由c到d，故A正确，B错误；受电线圈中感应电流的方向由上向下看为顺时针，而送电线圈在受电线圈处的磁场方向斜向上，根据左手定则，受电线圈受到的安培力在竖直方向的分量向上，所以受电线圈与送电线圈相互排斥(也可根据楞次定律的推论“增离减靠”判断)，故C错误，D正确。 11．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中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，t1时刻电流方向如图甲中箭头所示。P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　) A．t1时刻FN＞G，P有收缩的趋势 B．t2时刻FN＝G，此时穿过P的磁通量为0 C．t3时刻FN＝G，此时P中无感应电流 D．t4时刻FN＜G，此时穿过P的磁通量最小 答案：A 解析：t1时刻，螺线管中电流增大，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，故线圈有远离螺线管和面积收缩的趋势，即FN>G，A正确；t2时刻，螺线管中电流不变，其形成的磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此线圈中无感应电流产生，故t2时刻FN＝G，此时穿过P的磁通量最大，B错误；t3时刻，螺线管中电流为0，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流产生，C错误；t4时刻，螺线管中电流不变，线圈P中的磁通量不变，无感应电流产生，故FN＝G，D错误。 12．如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相连接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球(每个小球都可视为一个点电荷)，且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况可能是(已知ab切割磁感线的速度越大，ab中产生的感应电流越大)(　　) A．导体棒ab向右做匀速运动 B．导体棒ab向右做加速运动 C．导体棒ab向左做匀加速运动 D．导体棒ab向左做变加速运动 答案：B 解析：圆盘N沿箭头方向逆时针转动，可知N上小球运动形成的感应电流的方向沿顺时针方向，根据安培定则，则该感应电流的磁场方向垂直纸面向里。若导体棒ab向右运动，根据右手定则，则导体棒中的电流由b到a，根据安培定则，M中的磁场方向垂直纸面向外，与N中感应电流的磁场方向相反，由楞次定律可知，M中的电流必然是增强的，则ab必然加速运动，A错误，B正确；若导体棒ab向左运动，根据右手定则，则导体棒中的电流由a到b，根据安培定则，M中的磁场方向垂直纸面向里，与N中感应电流的磁场方向相同，由楞次定律可知，M中的电流必然是减弱的，则ab必然减速运动，C、D错误。 12 学科网（北京）股份有限公司 $