楞次定律的应用
课后篇巩固提升 基础巩固
1.
如图所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是( )
A.总是顺时针 B.总是逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针
解析取导体圆环为研究对象,磁铁下落过程中原磁场方向是向上的,穿过圆环的磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断出选项C正确。 答案C 2.
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
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加,金属圆环中产生感应电流。根据楞次定律可知,感应电流要阻碍磁通量的增加:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离通电直导线的方式进行阻碍,故D正确。 答案D 3.
(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。当导体棒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
解析由右手定则可判断导体AB中感应电流方向为A→B,由左手定则可判断导体CD受到向右的安培力作用而向右运动。 答案AD
4.如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中竖直线向下移动(不到达该平面),a、b的移动情况可能是( ) A.a、b将相互远离 B.a、b将相互靠近 C.a、b将不动 D.无法判断
解析根据Φ=BS,条形磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势。由于S不可改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁,所以a、b将相互远离。 答案A 5.
如图,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,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
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减小。当通过线圈磁通量增加时,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,故D正确。
答案D 6.
如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和
FT2,重力加速度大小为g,则( )
A.FT1>mg,FT2>mg B.FT1
解析当圆环经过磁铁上端时,磁通量增加,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT1>mg。当圆环经过磁铁下端时,磁通量减少,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸,根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有FT2>mg,所以只有A正确。 答案A 7.(多选)
如图所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形,则磁场( ) A.逐渐增强,方向向外 B.逐渐增强,方向向里 C.逐渐减弱,方向向外 D.逐渐减弱,方向向里
解析对于导线回路来说,圆形面积最大,即由于磁场变化,导致导线回路面积变大,根据楞次定律“增缩减扩”,可判断磁场在减弱,可能是方向垂直软导线回路平面向外的磁场逐渐减弱也可能是方向垂直软导线回路平面向里的磁场逐渐减弱,选项C、D对。 答案CD 8.
如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上,有ab、cd两金属棒静止在竖直方向的匀强磁场中,当
cd棒在外力作用下向右以v运动时,ab棒运动方向如何?并说明ab棒的速度不会大于v的道理。