《楞次定律的应用》楞次定律的应用

1多选题

(多选)如图，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间(　　)

两小线圈会有相互靠拢的趋势

两小线圈会有相互远离的趋势

两小线圈中感应电流都沿顺时针方向

左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向

题目答案

答案解析

分析：

由通电导线产生磁场，导致线圈中产生感应电流，再根据电流与电流的作用力关系进行判断，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．

解答：

解：根据右手螺旋定则可知，通电导线瞬间，左、右线圈的磁通量均增大，根据楞次定律可知，线圈的感应电流方向都是顺时针方向，再由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈的运动情况是相互远离．故B、C正确，A、D错误．

故选BC．

点评：

解决本题的关键掌握同向电流、异向电流的关系．同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．同时还考查右手螺旋定则与楞次定律．

2单选题

物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环．闭合开关的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　)

线圈接在了直流电源上

电源电压过高

所选线圈的匝数过多

所用套环的材料与老师的不同

题目答案

答案解析

分析：

闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量发生变化，产生感应电流，从而受到安培力，会向上跳起．根据套环跳起的原理判断导致套环未动的原因．

解答：

解：A、线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故A错误．

B、电源电压过高，在套环中产生的感应电流更大，更容易跳起．故B错误．

C、线圈匝数过多，在套环中产生的感应电流越大，套环更容易跳起．故C错误．

D、所用的套环材料不同，可能不产生感应电流，则不会受到安培力，不会跳起．故D正确．

故选D．

点评：

理解套环跳起的原因，即产生感应电流的效果阻碍引起感应电流磁通量的变化．

3单选题

如图，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(　　)

顺时针加速旋转

顺时针减速旋转

逆时针加速旋转

逆时针减速旋转

题目答案

答案解析

分析：

本题中是由于a的转动而形成了感应电流，而只有a中的感应电流的变化可以在b中产生磁通量的变化，才使b中产生了感应电流；因此本题应采用逆向思维法分析判断．

解答：

解：分析A选项，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，根据右手定则，其内(金属圆环a内)有垂直纸面向里的磁场，其外(金属圆环b处)有垂直纸面向外的磁场，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是垂直纸面向里(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垂直纸面向外，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，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，所以A错误；

同样的方法可判断B选项正确，而C选项，b中产生顺时针方向的感应电流，但具有扩张趋势；而D选项，b中产生逆时针方向的感应电流，但具有收缩趋势，所以C、D都不正确．所以本题选B．

故选B．

点评：

本题综合考查电流的磁场(安培定则)，磁通量，电磁感应，楞次定律，磁场对电流的作用力，左手定则等．本题的每一选项都有两个判断，有的同学习惯用否定之否定法，如A错误，就理所当然的认为B和C都正确，因为二者相反：顺时针减速旋转和逆时针加速旋转，但本题是单选题，甚至陷入矛盾．他们忽略了本题有两个判断，一个是电流方向，另一个是收缩趋势还是扩张趋势．如果只有一个判断，如b中产生的感应电流的方向，可用此法．所以解题经验不能做定律或定理用．

4单选题

[2012·北京高二]在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是(　　)

匀速向右运动

加速向右运动

匀速向左运动

加速向左运动

题目答案

答案解析

分析：

导线ab运动时，切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断感应电流的方向．感应电流流过大线圈M时，M产生磁场，就有磁通量穿过小线圈N，根据安培定则判断感应电流产生的磁场方向，再根据楞次定律判断小线圈N中产生的电流方向，选择符合题意的选项．

解答：

解：A、导线ab匀速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生．故A错误．[br] B、导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，不符合题意．故B错误．[br] C、导线ab匀速向左运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，不符合题意．故C错误．[br] D、导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，符合题意．故D正确．[br]故选D

点评：

本题是有两次电磁感应的问题，比较复杂，考查综合运用右手定则、楞次定律和安培定则的能力．

5单选题

两个环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向(顺时针)绕中心转动时，B中产生如图所示方向(逆时针)的感应电流．则(　　)

A可能带负电且转速减小

A可能带正电且转速恒定

A可能带正电且转速减小

A可能带负电且转速恒定

题目答案

答案解析

分析：

A环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使B中的磁通量发生变化，则可以在B中产生感应电流；根据楞次定律可判断A中带电及转动情况．

解答：

解：由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外；

由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；

若原磁场向里，则A中电流应为顺时针，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大；

若原磁场向外，则A中电流应为逆时针，即A应带负电，且电流应减小，即A的转速应减小，故A正确；

故选A．

点评：

本题为楞次定律应用的逆过程，要明确B中感应电流是因为B中的磁通量发生变化引起的，同时还应知道由于A的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关．

6多选题

(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图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(　　)

A可能带正电且转速减小

A可能带正电且转速增大

A可能带负电且转速减小

A可能带负电且转速增大

题目答案

答案解析

分析：

A环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使B中的磁通量发生变化，则可以在B中产生感应电流；则根据楞次定律可判断A中带电及转动情况。

解答：

解：由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外，由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；若原磁场向里，则A中电流应为顺时针，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大，故B正确；[br]若原磁场向外，则A中电流应为逆时针，即A应带负电，且电流应减小，即A的转速应减小，故C正确；[br]故选BC。

点评：

本题为楞次定律应用的逆过程，要明确B中感应电流是因为B中的磁通量发生变化引起的，同时还应知道由于A的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关。

7单选题

如图所示，两个线圈绕在同一根软铁棒上，当导体棒A运动时，发现有感应电流从a向b流过灯，则下列关于A的运动情况的判断正确的是(　　)

向左匀速运动

向右匀速运动

向左加速运动

向右加速运动

题目答案

答案解析

分析：

当穿过线圈的磁通量发生变化时，闭合线圈产生感应电流；

应用安培定则判断出感应电流方向，应用楞次定律判断出导体棒线圈电流方向，然后答题．

解答：

解：A、导体棒切割磁感线产生感应电动势：E=BLv，当导体棒做匀速运动时，产生的感应电动势不变，感应电流不变，电流产生的磁感应强度不变，穿过线圈的磁通量不变，下面线圈中没有感应电流，故AB错误；

C、如果导体棒向左加速运动，由右手定则可知，A中感应电流方向沿棒向下，由安培定则可知，穿过线圈的磁场方向向下，由于棒做加速运动，感应电动势E=BLv变大，感应电流变大，产生的磁场增强，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律与安培定则可知，通过灯泡的电流从a向b，故C正确；

D、如果导体棒向右加速运动，由右手定则可知，A中感应电流方向沿棒向上，由安培定则可知，穿过线圈的磁场方向向上，由于棒做加速运动，感应电动势E=BLv变大，感应电流变大，产生的磁场增强，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律与安培定则可知，通过灯泡的电流从b向a，故D错误；

故选：C．

点评：

本题考查了电磁感应现象，是感应再感应问题，知道感应电流产生的条件，应用E=BLv、安培定则、右手定则、楞次定律即可正确解题．

8多选题

(多选)如图是一种延时开关，当S$_1$、S$_2$均闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C电路接通，当S$_1$断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则(　　)

由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

如果断开B线圈的开关S$_2$，则无延时作用

如果断开B线圈的开关S$_2$，则延时将变长

题目答案

答案解析

分析：

当S$_1$、S$_2$均闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C电路接通，当S$_1$断开时，导致由于线圈B中的磁通量变化，从而出现感应电流，致使F中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放．若线圈B处于断开，即使S$_1$断开也不会有感应电流，则不会出现延迟现象．

解答：

解：当S$_1$断开时，导致由于线圈B中的磁通量变小，从而出现感应电流，致使F中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放．所以由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用．

若断开B线圈的开关S$_2$，当S$_1$断开，F中立即没有磁性，所以没有延时功能．

故选：BC

点评：

线圈B中的磁场，完全是由感应电流引起的，而感应电流是由线圈A中的电流变化而产生的．因此本题要学生熟练掌握楞次定律．

9单选题

如图所示，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为(　　)

逆时针方向，逆时针方向

逆时针方向，顺时针方向

顺时针方向，顺时针方向

顺时针方向，逆时针方向

题目答案

答案解析

分析：

本题的关键是明确线圈经过位置Ⅰ和Ⅱ过程中穿过线圈的磁通量的变化情况，然后根据楞次定律即可求解．

解答：

解：由图可知，当线圈从Ⅰ位置运动到最低点过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向，顺着磁场方向看是逆时针；

当线圈从最低点运动到Ⅱ位置的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向应是顺时针，所以当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向应是先逆时针方向在顺时针方向，所以B正确，ADC错误．

故选：B．

点评：

楞次定律是判定感应电流方向的一般规律应熟练掌握，注意抓住线圈的原磁场方向与大小的变化．

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