第2章　电磁感应及其应用 第1节　科学探究 感应电流的方向 试卷

第2章电磁感应及其应用

第1节　科学探究:感应电流的方向

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(2020四川达州质检)如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向(　　)

A.向左 B.向右

C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里

解析当MN中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,线圈所受安培力的合力方向向右,选项B正确。

答案B

2.(2020湖南益阳期末)如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行。当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是              (　　)

A.同时向两侧分开

B.同时向螺线管靠拢

C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断

D.同时向两侧分开或同时向螺线管靠拢,因电源正负极未知,无法具体判断

解析当电路接通瞬间,通电螺线管产生磁场,穿过两侧铜环的磁通量都增加,由楞次定律可知,两环中感应电流的磁场与螺线管中磁场方向相反,即受到螺线管磁场的排斥作用,使两铜环分别向两侧分开,选项A正确。

答案A

3.(2020黑龙江双鸭山一中期末)如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动,则ab和cd棒的运动情况是(　　)

A.ab向左运动,cd向右运动

B.ab向右运动,cd向左运动

C.ab、cd都向右运动

D.ab、cd保持静止

解析由安培定则可知,螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下,当滑动触头向左滑动时,螺线管中电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则可知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动。只有A正确。

答案A

4.(多选)(2020四川宜宾一中期末)如图所示,在水平面上有一个闭合的线圈,将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中,在磁铁进入线圈的过程中,线圈中会产生感应电流,磁铁会受到线圈中电流的作用力,若从线圈上方俯视,关于感应电流和作用力的方向,以下判断正确的是(　　)

A.若磁铁的N极向下插入,线圈中产生顺时针方向的感应电流

B.若磁铁的S极向下插入,线圈中产生顺时针方向的感应电流

C.无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向下的引力

D.无论N极向下插入还是S极向下插入,磁铁都受到向上的斥力

解析若磁铁的N极向下插入,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向下,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时方向的感应电流,故A错误;若磁铁的S极向下插入,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向上,根据楞次定律可知,线圈中产生顺时针方向的感应电流,故B正确;根据安培定则判断可知,当N极向下插入时,线圈上端相当于N极;当S极向下插入,线圈上端相当于S极,与磁铁的极性总相反,存在斥力,故C错误,D正确。

答案BD

5.(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线,方向从上向下看是顺时针的,这可能是 (　　)

A.沿AB方向磁场在迅速增强

B.沿AB方向磁场在迅速减弱

C.沿BA方向磁场在迅速减弱

D.沿BA方向磁场在迅速增强

解析由安培定则可知,感应电场产生的磁场方向竖直向下,如果磁场方向沿AB,则感应磁场与原磁场方向相同,由楞次定律可知,原磁场在减弱,故B正确,A错误;如果磁场沿BA方向,则感应磁场方向与原磁场方向相反,由楞次定律可知,原磁场方向在增强,故D正确,C错误。所以B、D正确,A、C错误。

答案BD

6.(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑水平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是 (　　)

A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动

B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动

C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动

D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动

解析N极靠近铝环时,向左通过线圈的磁通量会增加,由楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的增加,所以铝环将向左运动,A正确,C错误;S极靠近铝环时,向右通过线圈的磁通量会增加,由楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的增加,所以铝环将向左运动,B正确,D错误。

答案AB

7.如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中通有电流,方向如图所示。当线圈A中的电流突然增强时,请判断线圈B中的感应电流方向。

解析由安培定则可知,线圈A中电流在线圈内产生的磁场向外,在线圈外产生的磁场向里,穿过线圈B的合磁通量向外。当线圈A中的电流增大时,产生的磁场增强,通过线圈B的磁通量增加,由楞次定律可知线圈B中的感应电流方向为顺时针方向。

答案顺时针方向

8.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将顺时针转动还是逆时针转动?

解析题图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的,滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中,电路的电流是增大的,两个电磁铁之间的磁场的磁感应强度也是增大的,穿过闭合导体线圈的磁通量是增大的,线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动,显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小。

答案顺时针转动

关键能力提升练

9.(多选)(2020云南昆明五华区联考)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接,下列说法正确的是(　　)

A.开关闭合后,线圈A插入或拔出时电流计指针偏转方向不同

B.开关闭合后,将灵敏电流计与线圈B连接和断开瞬间,电流计指针均不会偏转

C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,电流计指针不偏转

D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才偏转

解析开关闭合后,线圈A插入或拔出时线圈B内磁通量变化情况不同,所以电流计指针偏转方向不同,A正确;开关闭合后,线圈B的磁通量不发生变化则没有电流产生,将电流计与线圈B连接和断开瞬间,线圈B的磁通量均没有变化,电流计指针均不会偏转,B正确;开关闭合后,只要滑动变阻器的滑片P滑动,线圈A的电流就变化,导致线圈B的磁通量发生变化,电流计指针就会偏转,C、D错误;故选AB。

答案AB

10.(2021山东济南第一中学期中)如图所示,一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的轴线运动,使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是(　　)

解析A项中S极上升,穿过圆环的原磁场方向向上,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减少,感应电流的磁场与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,A项错误;B项中S极下降,穿过圆环的原磁场方向向上,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,B项错误;C项中N极上升,穿过圆环的原磁场方向向下,在磁铁远离圆环时,穿过圆环的磁通量减少,从上向下看,圆环中的感应电流沿顺时针方向,C项错误;D项中N极下降,穿过圆环的原磁场方向向下,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量增大,从上向下看,圆环中的感应电流沿逆时针方向,D项正确。

答案D

11.(2020湖南衡阳一中期末预热)某同学受楞次定律的启发,提出一个“电磁阻尼辅助升降货梯”设计方案,货梯底座为电磁铁,货梯井管为四壁闭合合金管,当货梯下行时,电磁铁通电(产生的磁极如图所示),货梯井管上的感应电流产生的磁场对货梯下行有阻碍作用,货梯便会缓缓下降,几乎不用牵引绳作用。设计示意图如图所示,当货梯下行时,关于货梯井管上的感应电流的方向(从上往下看),下列说法正确的是(　　)

A.整个货梯井管上的感应电流均沿顺时针方向

B.整个货梯井管上的感应电流均沿逆时针方向

C.货梯底座以上的货梯井管上的感应电流沿逆时针方向,以下的货梯井管上的感应电流沿顺时针方向

D.货梯底座以上的货梯井管上的感应电流沿顺时针方向,以下的货梯井管上的感应电流沿逆时针方向

解析当电磁铁远离货梯底座以上的货梯井管,磁通量减少,根据楞次定律,可以判断此处的感应电流产生的磁场与电磁铁产生的磁场相同,再根据右手螺旋定则,可以知道此处的感应电流方向从上往下看为逆时针;当电磁铁靠近货梯底座以下的货梯井管,磁通量增加,根据楞次定律,可以判断此处的感应电流产生的磁场与电磁铁产生的磁场相反,再根据右手螺旋定则,可以知道此处的感应电流方向从上往下看为顺时针,所以C项正确,A、B、D错误。

答案C

12.(2020江苏江阴一中期中)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L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。闭合开关S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,线圈上的套环均未动。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(　　)

A.线圈接在了直流电源上

B.电源电压过高

C.所选线圈的匝数过多

D.所用套环的材料与老师的不同

解析金属套环跳起是开关S闭合时,套环上产生的感应电流与通电线圈上的电流相互作用而引起的。无论实验用交流电源还是直流电源,闭合开关S瞬间,都可以达到实验目的。如果套环是塑料材料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起,D正确。

答案D

13.某同学在“探究感应电流的方向”的实验中,设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、高阻值的电阻R'、滑动变阻器R和开关S连接到电源上,线圈B的两端接到另一个电流表乙上,两个电流表完全相同,零刻度线在表盘中央。闭合开关后,当滑动变阻器R的滑片P不动时,甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。

(1)当滑片P较快地向左滑动时,电流表甲的指针的偏转情况是　　　　　　　,电流表乙的指针的偏转情况是　　　　　(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。 

(2)断开开关,待电路稳定后再迅速闭合开关,电流表乙的指针的偏转情况是　　　　　(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。 

(3)从上述实验可以得出结论: 

　。 

解析由题图可知,电流由哪一侧接线柱流入电流表,电流表的指针就向哪一侧偏转。

(1)当滑片P较快地向左滑动时,通电回路中的电流增大,电流表甲的指针向左偏,穿过线圈B的磁通量增大且原磁场方向向下,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,由安培定则得,电流表乙的指针向右偏。

(2)断开开关,待电路稳定后再迅速闭合开关,左侧(通电)回路中的电流增大,穿过线圈B向下的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,由安培定则得,电流表乙的指针向右偏。

(3)通过实验可以初步得出结论:穿过闭合回路的磁通量发生变化产生感应电流时,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

答案(1)向左偏　向右偏　(2)向右偏　(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化产生感应电流时,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

14.(2020江西南昌新建一中期中)如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,请判断线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向。

解析在0~时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在~T时间内,直导线电流方向也向上,根据安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力方向向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右。

答案感应电流沿逆时针方向,安培力的合力方向向右