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2018年高考物理一轮复习第11章电磁感应微专题58楞次定律的理解与应用

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                        58 楞次定律的理解与应用

[方法点拨] (1)理解“谁”阻碍“谁”,及如何阻碍.(2)理解楞次定律的广义形式,“结
果”阻碍“原因”.


1.(楞次定律应用)自        1932 年磁单极子概念被狄拉克提出以来,不管是理论还是实验物理学
家都一直在努力寻找,但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据.近年来,一些凝聚态物理
学家找到了磁单极子存在的有力证据,并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物
理现象,这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝新的曙光.如果有一个只有                                 N 极的磁单
极子从上向下穿过如图          1 所示的闭合超导线圈,那么,从上向下看,这个线圈中将出现(  )


                                     图 1
A.先是逆时针方向,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向,然后是逆时针方向的感应电流
C.逆时针方向的持续流动的感应电流
D.顺时针方向的持续流动的感应电流
2.(楞次定律应用)法拉第发现了电磁感应现象之后,又发明了世界上第一台发电机——法
拉第圆盘发电机.揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕.法拉第圆盘发电机的
原理如图    2 所示,将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间,并使盘面与磁感线垂直,
盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷                       A、B,两电刷与灵敏电流计相
连.当金属盘绕中心轴按图示方向转动时,则(  )


                                     图 2
A.电刷   B 的电势低于电刷       A 的电势
B.若仅将滑动变阻器滑动头向左滑,灵敏电流计的示数将变大
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C.若仅将电刷      A 向盘边缘移动,使电刷         A、B  之间距离增大,灵敏电流计的示数将变大
D.金属盘转动的转速越大,维持其做匀速转动所需外力做功的功率越小
3.(楞次定律应用)如图         3 所示,圆柱体为磁体,磁极在左右两侧,外侧                  a 为一金属圆环,
与磁体同轴放置,间隙较小.在左侧的                N 极和金属圆环上各引出两根导线,分别接高压电源
的正负极.加高压后,磁体和金属环               a 间的空气会被电离,形成放电电流,若从右侧观察放
电电流,下列说法正确的是(  )


                                     图 3
A.放电电流将发生顺时针旋转                            B.放电电流将发生逆时针旋转
C.放电电流不发生旋转                               D.无法确定放电电流的运动情况
4.(楞次定律应用)如图         4 所示,直线边界      ab 上方有无限大的匀强磁场,磁场方向垂直纸面
向里.一矩形金属线框底边与磁场边界平行,从距离磁场边界高度为                             h 处由静止释放,则下
列说法正确的是(  )


                                     图 4
A.整个下落过程中,穿过线框的磁通量一直在减小
B.线框穿出磁场的过程中,线框中会产生逆时针方向的电流
C.线框穿出磁场的过程中,线框受到的安培力可能一直减小
D.线框穿出磁场的过程中,线框的速度可能先增大后减小


5.均匀带正电的薄圆盘的右侧,用绝缘细线                  A、B  悬挂一根水平通电直导线          ab,电流方向
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由 a 到 b,导线平行于圆盘平面.现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图                        5 所示方向匀速转动,细
线仍然竖直,与圆盘静止时相比,下列说法正确的是(  )


                                     图 5
A.细线所受弹力变小
B.细线所受弹力不变
C.细线所受弹力变大
D.若改变圆盘转动方向,细线所受弹力变大
6.如图   6 所示,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,
铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心                            O 为坐标原点,建立竖直
向下为正方向的       x 轴,则下列最能正确反映环中感应电流                i 随环心位置坐标      x 变化的关系图
象是(  )


                                     图 6


                                         

7.(多选)阿明有一个磁浮玩偶,其原理是利用电磁铁产生磁性,让具有磁性的玩偶稳定地
飘浮起来,其构造如图          7 所示.若图中电源的电压固定,可变电阻为一可以随意改变电阻大
小的装置,则下列叙述正确的是(  )
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                                     图 7
A.电路中的电源必须是交流电源
B.电路中的     a 端点须连接直流电源的负极
C.若增加环绕软铁的线圈匝数,可增加玩偶飘浮的最大高度
D.若将可变电阻的阻值调大,可减小玩偶飘浮的最大高度
8.如图   8 所示,在圆形空间区域内存在关于直径                ab 对称、方向相反的两个匀强磁场,两磁
场的磁感应强度大小相等,一金属导线制成的圆环大小刚好可与磁场边界重合,现从图示位
置开始,下列说法中正确的是(  )


                                     图 8
A.若使圆环向右平动穿出磁场区域,感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B.若使圆环竖直向上平动穿出磁场区域,感应电流始终沿逆时针方向
C.若圆环以     ab 为轴转动,a     点的电势始终高于        b 点的电势
D.若圆环以     ab 为轴转动,b     点的电势始终高于        a 点的电势
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                                   答案精析

1.C [只有    N 极的磁单极子从上到下穿过闭合超导线圈,可分成穿入和穿出两个过程.磁

单极子从上到下穿入闭合超导线圈时,向下的磁通量增加,由楞次定律可判断出,从上向下

看,闭合超导线圈中将出现逆时针方向的感应电流;磁单极子穿出闭合超导线圈时,向上的

磁通量减少,由楞次定律可判断出,从上向下看,闭合超导线圈中将出现逆时针方向的感应

电流;所以磁单极子从上到下穿过闭合超导线圈,从上向下看,闭合超导线圈中将出现逆时

针方向的持续流动的感应电流,选项               C 正确,A、B、D     错误.]

2.C [根据右手螺旋定则,左端磁极为               N 极,右端磁极为       S 极,圆盘转动,切割磁感线,

根据右手定则,感应电动势的方向为               A 到 B,所以电刷     B 的电势高于电刷       A 的电势,A    项错

误;若仅将滑动变阻器滑动头向左滑,则线圈中的电流减小,磁场减弱.切割产生的感应电

动势减小,灵敏电流计的示数减小,B               项错误;增大电刷之间的距离,切割产生的感应电动

势增大,灵敏电流计的示数增大,C              项正确;金属盘转动的转速越大,则产生的感应电动势

增大,感应电流增大,需要维持其做匀速转动所需外力增大,外力做功的功率                                P=Fv  增大,

D 项错误.]

3.A [从右侧看,磁场方向向外,电流方向由正极指向负极,根据左手定则判断可知放电

电流将顺时针旋转,A         项正确.]

4.C [金属线框在磁场中未穿出时,穿过线框的磁通量不变,线框穿出磁场时,穿过线框

的磁通量开始减小,选项           A 错误;线框穿出磁场的过程中,线框内磁通量减小,由楞次定律

可知,线框中会产生顺时针方向的感应电流,选项                     B 错误;线框穿出磁场的过程中,线框所

受安培力若大于重力,则线框做减速运动,受到的安培力减小,选项                             C 正确;线框穿出磁场

的过程中,线框所受安培力若小于重力,则线框做加速运动,速度增大,产生的感应电流增

大,所受安培力增大,当安培力增大到等于重力时,做匀速运动,不会出现速度先增大后减

小的情况,选项       D 错误.]

5.C [圆盘静止时,通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力,两者等大反向,

合力为零.当圆盘匀速转动时,根据右手螺旋定则,圆盘产生水平向右的磁场,根据左手定

则,通电直导线受到方向向下的安培力,故细线所受的弹力变大,选项                             A、B  错误,C   正确;

若改变圆盘转动方向,通电直导线受到的安培力方向向上,细线所受的弹力变小,选项                                    D 错

误.]
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6.B [圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心

轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合,圆环中磁通量变化不均匀,产生的感应电流不是线

性变化,A    错误;铜环下落到磁铁顶端的速度小于下落到磁铁底端的速度,故铜环下落到磁

铁顶端产生的感应电流小于下落到磁铁底端产生的感应电流,B                          正确,C、D    错误.]

7.CD [当电磁铁上端为         N 极时,可使玩偶飘浮起来,由安培定则可知,a                  端应是电源的正

极,A、B   项错;若增加环绕软铁的线圈匝数,电磁铁磁性增强,可增加玩偶飘浮的最大高

度,C  项正确;若将可变电阻的阻值调大,线圈中电流减小,磁性减弱,玩偶飘浮的最大高

度减小,D    项正确.]

8.A [若圆环向右平动,由楞次定律知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向,选项

A 正确;若圆环竖直向上平动,由于穿过圆环的磁通量始终为零,未发生变化,所以圆环中

无感应电流产生,选项          B 错误;若圆环以      ab 为轴转动,在      0~90°内,由右手定则知          b 点

的电势高于     a 点的电势,在      90°~180°内,由右手定则知          a 点的电势高于      b 点的电势,以

后 a、b  两点电势按此规律周期性变化,选项               C、D  错误.]
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