鲁科版高中物理选修3-2第二章楞次定律和自感现象单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-2第二章楞次定律和自感现象单元检
测
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于电感线圈的性质分析中，正确的是（）
A．电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电阻产生的
B．由于电感线圈的阻碍，所有交变电流都不能够通过线圈
C．电感线圈对频率大的交变电流阻碍作用大
D．电感线圈对周期大的交变电流阻碍作用大
2．如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是（）
A．A比B先亮，然后A灭
B．B比A先亮
C．A，B一起亮，然后A灭
D．A，B一起亮，然后B灭
3．磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁（）
A．向上运动B．向下运动C．向左运动D．向右运动4．如图所示，a和c是两闭合的金属线圈，b为通电线圈，由于b线圈中电流变化，a 上产生顺时针方向的感应电流，下列说法正确的是（）
A．b上的电流方向一定是逆时针方向
B．c上可以没有感应电流
C．c上的感应电流可能是逆时针方向
D．c上的感应电流方向一定是顺时针方向
5．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()
A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D．a、b线圈中电功率之比为3∶1
6．下列关于线圈中自感电动势的大小的说法正确的是（）
A．电流变化越大，自感电动势越大
B．电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
7．如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）
A．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮
B．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
C．断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭
D．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭，且通过两灯的电流方向都与原电流方向相同
8．在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落，直至穿过线圈的过程中，下列说法中正确的是（）
A．磁铁在下落过程中机械能守恒
B．磁铁的机械能增加
C．磁铁的机械能有时增加有时减少
D．线圈增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的
9．如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有()
A．灯A立即熄灭
B．灯A慢慢熄灭
C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭
10．如图(a)，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中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对
P的支持力为F N，则( )
①t1时刻F N＞G ②t2时刻F N＞G
③t3时刻F N＜G ④t4时刻F N=G
A．①②B．①③C．①④D．②③④
11．下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．金属探测利用了互感的磁效应
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要小
12．如图所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由正方形变成圆形的过程中（）
A ．环中有感应电流，方向为逆时针方向
B ．环中有感应电流，方向为顺时针方向
C ．环中磁通量增大
D ．环中磁通量减小
二、多选题
13．如图所示，光滑斜面PMNQ 的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd ，其中ab 边长为1L ，bc 边长为2L ，线框质量为m .电阻为R ，有界匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于斜面向上，ef 为磁场的边界，且//ef MN ．线框在恒力F 作用下从静止开始运动，其ab 边始终保持与底边MN 平行，F 沿斜面向上且与斜面平行，已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是（ ）
A ．线框进入磁场前的加速度为sin F mg m
θ- B ．线框进入磁场时的速度为221
(sin )F mg R B L θ- C ．线框进入磁场时有a b c d →→→方向的感应电流
D ．线框进入磁场的过程中产生的热量为1(sin )F mg L θ-
14．如图所示，E 为电池，L 是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D 1、D 2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S 是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法中正确的是 ( )
A ．刚闭合开关S 的瞬间，通过D 1、D 2的电流大小相等
B ．刚闭合开关S 的瞬间，通过D 1、D 2的电流大小不相等
C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮
D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭15．如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有（）
A．闭合电键K
B．闭合电键K后，把R的滑片右移
C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出
D．闭合电键K后，使Q靠近P
16．如图所示，导线框abcd与固定直导线AB在同一平面内，直导线AB中通有恒定电流I，当线框由图示位置向右匀速运动的过程中（）
A．线圈中的感应电流方向是abcda
B．线圈中的感应电流方向是dcbad
C．线圈中的感应电流大小不变
D．线圈中的感应电流大小逐渐减小
三、填空题
17．同学们，你想有惊无险的体验一下“触电”的感觉吗？只要用一节干电池、几根导线、开关和一个日光灯的镇流器就能实现．几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学空着的手相连，在开关断开时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是________________现象．
18．如图所示的电路中，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源．当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是________；当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是________．
19．演示自感现象的实验电路图如图所示．L是自感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻阻值相同．当开关S由断开到合上时，观察到的自感现象是
____________，最后达到同样亮．
四、实验题
20．演示实验1中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生________，变强或者变弱（线圈面积不变），从而引起线圈中的________发生变化，有________电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场________，线圈内的磁通量________，无电流产生．（如图1）
演示实验2如图2中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流发生________，导致线圈B内磁场发生________，变强或者变弱（线圈面积不变），从而引起线圈中的________发生变化，有________电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场________，无电流产生．
21．某学习小组利用如图所示的实验装置探究螺线管线圈中感应电流的方向．
（1）由于粗心该小组完成表格时漏掉了一部分（见表格），发现后又重做了这部分：将
磁铁S极向下从螺线管上方竖直插入过程，发现电流计指针向右偏转（已知电流从右接线柱流入电流计时，其指针向右偏转），则①填________，②填________．
（2）由实验可得磁通量变化ΔΦ、原磁场B原方向、感应电流的磁场B感方向三者之间的关系：________．
22．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示．已知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）．
（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）．
五、解答题
23．如图所示，试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时；
(2)开关S闭合后；
(3)开关S闭合后，调节滑动变阻器使电流增强；
(4)开关S断开时。
参考答案
1．C
【解析】
电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈自感产生的，特点是”通直流，阻交流；通低频，阻高频”．所以答案选C．
2．B
【详解】
灯B与电阻R串联，当电键S闭合时，灯B立即发光．通过线圈L的电流突然增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来．所以B比A先亮．由于线圈直流电阻很小，当电流逐渐稳定时，感应电动势减小，A灯电流逐渐增大，A灯逐渐变亮，外电路电流变大时，路端电压U=E-Ir减小，B灯变暗．故B正确，ACD错误．
故选B．
3．B
【详解】
据题意，从图示可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下，由安培定则可知线圈中感应电流激发的感应磁场方向向上，即两个磁场的方向相反，则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加，故选项B正确，ACD错误．
4．D
【详解】
A．a中电流为顺时针，感应电流的磁场方向向里，则根据楞次定律可知，b中电流可能是顺针针减小或逆时针增大，故A错误；
B．由于b中电流变化一定会引其c中所包围的磁通量变化，故c中一定有感应电流，故B 错误；
CD．因a中电流为顺时针，而c中磁通量的变化一定与a中磁通量变化情况相同，因此c 中电流一定为顺时针方向，故C错误，D正确．
故选D．
【点睛】
本题考查楞次定律的应用，要注意明确磁通量的定义，注意c包含内部所有磁感线和外部部
分磁感线，但总磁通量是由内部磁感线决定的．
5．B
【解析】
试题分析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A 错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则B k t
?=?，根据法拉第电磁感应定律可知2ΔΔΔΔB E n n l t t
Φ==，则239()11a b E E ==，选项B 正确；根据2444B n l S E E klS t I l nl
R nl S ρρ
ρ??'='=='=∝，故a 、b 线圈中感应电流之比为3:1，选项C 错误；电功率232344klS B nk l S P IE n l l t ρρ
'?'?===∝?，故a 、b 线圈中电功率之比为27:1，选项D 错误；故选B ．
【学科网考点定位】法拉第电磁感应定律；楞次定律；闭合电路欧姆定律；电功率．
【名师点睛】此题是一道常规题，考查法拉第电磁感应定律、以及闭合电路的欧姆定律；要推导某个物理量与其他物理量之间的关系，可以先找到这个物理量的表达式，然后看这个物理量和什么因素有关；这里线圈的匝数是容易被忽略的量．
6．B
【详解】 由自感电动势I E L t
?=?可知，自感电动势的大小与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流变化的大小无关，选项A 、C 、D 错误，选项B 正确。
故选B 。
7．B
【详解】
合上开关K 接通电路，A 2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A 1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，A 错误B 正确；断开开关K 切断电路时，通过A 2的用来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，线圈相当于电源，左端相当于正极，所以通过A 1的电流会慢慢变小，并且通过A 2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，
但通过A2的灯的电流方向与原来的方向相反，CD错误。
故选B。
8．D
【解析】
试题分析：磁铁下落过程中受到线圈的阻力作用，有机械能转化为电能，机械能减小故ABC 错误；磁铁由于受线圈的阻力作用机械能减小，同时线圈中感应电流发热，产生内能．则由能量守恒知线圈中增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的．故D正确
故选D
考点：考查了楞次定律的应用
点评：楞次定律有两种表述方式，一种为“增反减同”，另一种为“来拒去留”，我们常用第一种来判断电流方向，但不应忽视第二种表达的应用，可以用来判断磁极间的相互作用或者是运动情况．
9．A
【详解】
当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭，只有选项A正确。
故选A。
10．C
【解析】
试题分析：线圈总是阻碍磁通量的变化，所以T1电流增大，磁通量变大，下面线圈阻碍变化，就向下动，所以N＞G．T2无电流变化，所以N=G
考点：楞次定律；法拉第电磁感应定律
点评：难度中等，由电流变化而产生的感应磁场去阻碍线圈磁通量的变化．同时可知：同向电流相吸，异向电流相斥
11．A
【解析】
【分析】
导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象是自感现象，电流变化越快，穿过线圈的磁通量变化越快，自感电动势越大；同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大．
【详解】
A ．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，故A 正确；
B ．金属探测利用了电磁感应现象，不是互感现象，故B 错误；
C ．线圈中自感电动势的大小与由电流的变化率决定，由电流变化快慢决定，故C 错误；
D ．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大，故D 错误；
故选A ．
【点睛】
本题考查了自感现象与自感系数大小影响因素，自感系数越大、电流变化越快自感电动势越大．
12．A
【分析】
由数学知识知导线周长不变的情况下，由圆变成正方形，闭合面积将减少，然后根据楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．
【详解】
导线周长不变的情况下，由正方形变成圆形，闭合面积将增大，即向里的磁通量增大，根据楞次定律感应电流的磁场应该向外，则由右手定则感应电流的方向为逆时针，即环中有感应电流，故A 正确，BCD 错误；
故选A ．
13．ABC
【详解】
A ．线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得：
F -mg sin θ=ma
则
F mgsin a m
θ-=
故A 正确．
B ．线框进入磁场时匀速运动，则有 F =mg sin θ+221 B L v R
解得速度
221
() F mgsin R v B L θ-=
故B 正确． C ．根据右手定则判断得知线框进入磁场时，感应电流方向为a →b →c →d →a ．故C 正确． D ．根据能量守恒知线框进入磁场的过程中产生的热量为（F -mg sin θ）L 2，故D 错误． 故选ABC ．
14．ACD
【解析】
A 、S 闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A 正确，
B 错误；
C 、闭合开关S 待电路达到稳定时，1
D 被短路，2D 比开关S 刚闭合时更亮，故C 正确； D 、S 闭合稳定后再断开开关，2D 立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L 相当于电源，与1D 组成回路，1D 闪亮一下再熄灭，故D 正确。
点睛：线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡1D 构成电路回路。
15．AD
【解析】
闭合电键，在P 中的磁场从无到有，穿过P 的磁场也穿过Q ，知Q 中产生感应电流，根据楞次定律，左边导线的电流向下．故A 正确．闭合电键K 后，把R 的滑片右移，Q 中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故B 错误．闭合电键K 后，将P 中的铁心从左边抽出，Q 中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故C 错误．闭合电键K ，把Q 靠近P ，Q 中的磁场向右增大，根据楞次定律，左边导线电流方向向下．故D 正确．故选AD ．
16．BD
【详解】
AB ．由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在线框处的方向为垂直纸面向里，并且离导线越远磁感应强度越小，故当沿图示方向移动线框时，穿过线框平面的磁通量要减
小，感应电流的磁场应与原磁场同向，由安培定则得，电流为顺时针dcbad，故A错误，B 正确；
CD．离通电导线越远，磁场越弱，由于线框匀速移动，故磁通量的变化率越小，线框中产生的感应电动势越小，线框中的感应电流变小，故C错误，D正确；
故选BD．
【点睛】
本题要知道通电直导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律和法拉第电磁感应定律结合欧姆定律解题，考查比较全面．
17．自感现象
【解析】
试题分析：当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1．5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变小，从而产生很高的瞬间自感电压，通过同学们身体有触电的感觉．
考点：自感现象
18．A→B；B→A
【详解】
如图，当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是从A到B．当开关断开后，R灯中原来的电流消失．通过线圈的电流要减小，穿过线圈的磁通量减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知，线圈右端相当于电源的正极，左端相当于电源的负极，则通过灯R的电流方向由B 到A．
【点睛】
本题中开关闭合的瞬间线圈中自感电动势阻碍其支路电流的增加；电键断开的瞬时，线圈相当于电源，组成新的回路；断开前后灯中电流方向相反，要根据楞次定律理解分析并加以记忆．
19．A2立即亮，A1逐渐亮（或A2先亮，A1后亮）
【详解】
[1]．A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过；A1支路的电感线圈L对电流的变化起阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用才会消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮．20．变化；磁通；感应电流；不变；不变；变化；变化；磁通量；感应；不变
【分析】
根据感应电流产生的条件分析答题：穿过闭合回路的磁通量方式变化时，电路中有感应电流产生；磁通量的变化可能是由：面积的变化、磁感应强度的变化、磁场方向与面的方法发生变化而引起的．
【详解】
演示实验1中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，磁体插入线圈，磁场变强，磁体从线圈中拔出，磁场变弱，从而引起线圈中的磁通量发生变化，有感应电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁通量不变，无电流产生；
演示实验2中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动的过程中，线圈A中电流发生变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），磁通量发生变化，有感应电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变，无电流产生．
21．（1）顺时针；向下（2）ΔΦ增大，B原与B感反向，ΔΦ减小，B原与B感同向【解析】
试题分析：（1）当S极插入时，原磁场方向向上，磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增加，故感应电流磁场方向向下，感应电流方向（附视）为顺时针方向；（2）由实验可得磁通量变化、原磁场B原方向、感应电流的磁场B感方向三者之间的关系：增大，B原与B感反向；减小，B原与B感同向；
考点：探究螺线管线圈中感应电流的方向
22．（1）顺时针，（2）逆时针，
【解析】
（1）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由a经G流向b，再由安培定则知线圈绕向如图所示，为顺时针．
（2）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由b经G流向a，再由安培定则知线圈绕向为逆时针．
23．(1)垂直纸面向外；(2)不偏转；(3)垂直纸面向外；(4)垂直纸面向里
【详解】
开关S闭合时，左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。
(1)S闭合时，穿过右边线圈的磁通量Φ增加，由楞次定律可知，感应电流b→a，再由安培定则可知，N极指向垂直纸面向外的方向。
(2)S闭合后，穿过右边线圈的磁通量Φ不变，不产生感应电流，小磁针不偏转。
(3)此种情况同(1)现象相同，即N极指向垂直纸面向外的方向。
(4)此种情况与(1)现象相反，即N极指向垂直纸面向里的方向。