楞次定律课后练习题(含答案)

楞次定律课后练习题(含答案)

乐教、诚毅、奉献、创新

楞次定律

1．如图2－1所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中( )

图2－1

A．始终有感应电流自a向b通过电流表 B．始终有感应电流自b向a流过电流表 C．先有a→→b方向的感应电流，后有b→→a方向的感应电流

D．将不会产生感应电流

解析：当条形磁铁进入螺线管的时候，闭合线圈中的磁通量增加；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，根据楞次定律判断，可得电路中先有a→→b方向的电流，后有b→→a方向的电流，C项正确。

答案：C

2．如图2－2所示，矩形线框与长直导线在

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同一平面内，当矩形线框从长直导线的左侧运动到右侧的过程中线框内感应电流的方向为( )

图2－2

A．先顺时针，后逆时针 B．先逆时针，后顺时针

C．先顺时针，后逆时针，再顺时针 D．先逆时针，后顺时针，再逆时针 解析：通电直导线周围的磁场分布如图。当矩形线框不跨导线时，根据楞次定律，电流都是顺时针，当跨过直导线时，磁通量“向里”增加，电流为逆时针。

答案：C

3．两圆环A、B置于同一水平面上，其中A

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为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图2－3所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流。则( )

图2－3

A．A可能带正电且转速减小 B．A可能带正电且转速增大 C．A可能带负电且转速减小 D．A可能带负电且转速增大

解析：首先判断感应电流的磁场，由题中图示感应电流的方向可知，在导体环B的内部，感应电流的磁场方向是垂直于纸面向外的。再由楞次定律可知，导体环B的内部原磁场可能是垂直于纸面向外减弱，也可能是垂直于纸面向里增强，最后由安培定则可知，A环中的电流为逆时针减弱或顺时针增强，进而可判断B、C正确。

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本题的另一种较为方便的解法是用楞次定律的推论“感应电流的效果阻碍引起感应电流的原因”来判断。由于这里的感应电流是由于A环转动所形成的电流的变化所造成的，所以感应电流必然会产生阻碍电流变化的效果。B环产生了逆时针的电流，故A带正电需加速，即ω方向电流增加，A带负电则要减速，即ω反方向电流减小。

答案：B、C

4．如图2－4所示的软铁棒F插入线圈L1

的过程中，电阻R上的电流方向是( )

图2－4

A．从A流向B B．从B流向A

C．先从A流向B，再从B流向A D．没有电流

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解析：通电螺线管内部磁场分布如图所示，插入软铁棒后磁场变强，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量增加，向右，根据右手定则，电流从A流向B。

答案：A

5．如图2－5所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )

图2－5

A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引

B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥

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C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引

D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

解析：线圈原磁场方向向下，磁铁向下运动时，线圈中磁通量增加，根据楞次定律，电流方向与图中箭头方向相同。感应电流产生的磁场N极在上，与条形磁铁相互排斥，B正确。

答案：B

6．如图2－6所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面)( )

图2－6

A．向右匀速运动 B．向左加速运动

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C．向右减速运动 D．向右加速运动

解析：欲使N线圈中产生顺时针的感应电流，感应电流的磁场方向应垂直于纸面向里。由楞次定律可知有两种情况，一是M中有顺时针方向的逐渐减小的电流，该电流产生的穿过N的磁通量在减少；二是M中有逆时针方向的逐渐增大的电流，该电流产生的穿过N的磁通量在增加。因此，对于第一种情况，应使ab减速向右运动；对于第二种情况，应使ab加速向左运动。当ab匀速运动时，在M中产生的感应电流是稳定的，穿过N的磁通量不再变化，N中无感应电流，故选项B、C正确。

答案：B、C

7．一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心，若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空( )

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A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下

B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下

C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上

D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势

解析：在赤道上空由东向西水平飞行时，切割地磁线，由右手定则可判得A正确，B错误；在沿南北水平方向飞行时，不切割地磁线，不会产生感应电动势，所以C错误，D正确。

答案：A、D

8．异步电动机、家用电度表、汽车上的磁电式速度表，都利用了一种电磁驱动原理。它的原理示意图如图2－7所示，蹄形磁铁和矩形线

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框均可绕竖直轴转动。现使蹄形磁铁逆时针方向匀速转动，则线框的运动情况是( )

图2－7

A．线框沿逆时针方向转动 B．线框沿顺时针方向转动 C．线框先加速后匀速 D．线框由静止开始一直加速

解析：磁铁转动，线框中的磁通量变化，产生感应电流，它将阻碍磁铁和线框间的相对运动，使线框加速转动，只要线框速度小于磁铁速度，上述电磁感应现象就不会停止，直到二者达到相同转速，达到相对静止，不再产生电流而一起匀速运动。实际上由于阻力作用，两者应有一定的转速差，所以选项A、C正确。

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答案：A、C

9．如图2－8所示，导体AB在导轨上匀速向右移动时，右边平行板电容器内原来静止的带电粒子将( )

图2－8

A．匀速向上运动 B．匀速向下运动 C．匀加速向上运动 D．匀减速向下运动

解析：导体AB匀速向右移动，根据右手定则，产生的感应电动势方向A端高，B端低，AB相当于电源与原电池相串联，平行板电容器两板间的电压增大，场强增大，电场力F增大，带电粒子所受的合力方向向上，带电粒子匀加速向上运动。

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答案：C

10．如图2－9(a)所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流，电流随时间变化的规律如图2－9(b)所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则( )

图2－9

A．t1时刻，FN＞G B．t2时刻，FN＞G C．t3时刻，FN＜G D．t4时刻，FN＝G

解析：t1时刻线圈Q中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈P的磁通量增加，P有远离Q的趋势，受到Q的排斥作用，设这个力大小为F，则有FN＝F＋G，即FN＞G，A选项正确；

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t2时刻Q中电流恒定，线圈P中无变化的磁通量，不产生感应电流，P只受重力G与桌面支持力FN作用而平衡，有FN＝G，故B选项错；同理在t4时刻Q中电流恒定，有FN＝G，D选项正确；t3时刻Q中电流变化，P中磁通量变化，产生感应电流，但Q中I＝0，对P无磁场力作用，仍是FN＝G，故C选项错。

答案：A、D

11．如图2－10所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑行时，线框ab的运动情况是( )

图2－10

A．保持静止不动 B．逆时针转动

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C．顺时针转动

D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向

解析：根据题图所示电路，线框ab所处位置的磁场为水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框ab的磁通量将减小。Φ＝BSsinθ，θ为线圈平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化，则线框ab只有顺时针旋转使θ角有增大的趋势，而使穿过线圈的磁通量增加，则C正确。注意此题并不需要明确电源的极性。

答案：C

12．如图2－11所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则( )

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图2－11

A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

解析：由楞次定律知，线框进入磁场时，磁通量增多，只有产生垂直纸面向里的磁场才能阻碍这种增多，故此时感应电流方向为顺时针方向，则cd受磁场力向左，也可用右手定则进行判断，或用“来拒去留”的结论进行判断。

答案：D

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13．如图2－12所示，在匀强磁场中MN、PQ是两根平行的金属导轨，而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，同时以相同速度向右运动时，正确的有( )

图2－12

A．电压表有读数，电流表有读数 B．电压表无读数，电流表有读数 C．电压表无读数，电流表无读数 D．电压表有读数，电流表无读数 解析：两棒以相同速度向右运动时，因穿过面abcd的磁通量不变，回路中没有感应电流，电流表和电压表均不会有读数。

答案：C

14．如图2－13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铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，

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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( )

图2－13

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

解析：条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增加后又减小。当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支

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持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右。

答案：D

15．如图2－14所示表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向

图2－14

解析：题目中的四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流由a→b；B中电流由b→a；C中电流沿

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a→c→b→a方向；D中电流由b→a。

答案：A：a→b B：b→a C：a→c→b→a D：b→a

16．如图2－15所示，MN为一根固定的通有恒定电流I的长直导线，导线框abcd与MN在同一竖直平面内(彼此绝缘)，当导线框以竖直向下的速度v经过图示位置时，MN恰好在ad、bc的中点处，线框中感应电流方向如何？

图2－15

解析：应用楞次定律判定感应电流的方向的基本思路是：

①明确研究回路，确定原磁场方向；②判断闭合回路磁通量变化情况；③由楞次定律判定电流的磁场方向；④由安培定则判定电流方向。

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如图所示，初始位置的总磁通量的“方向”向外，当MN恰好在ad、bc处的中点时，总磁通量为零，磁通量减小，磁场向外，所以感应电流产生的磁场“阻碍”这种减小，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，根据安培定则，感应电流的方向a→b→c→d。

答案：abcd

17．如图2－16所示，线圈a、b电阻分别为R、r，用不计电阻的导线相连接，a处在匀强磁场中，磁场均匀增加，判断C、D两点的电势高低。

图2－16

解析：由楞次定律知，感应电流的磁场有阻碍原磁场的增强，即在线圈a中产生了逆时针方向的电流。由于电源内部电流是由低电势向高电势，故D点为电源的正极，D点电势高。答案：

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D点电势高