高中物理第2章 电磁感应及其应用第1节 科学探究:感应电流的方向课时练习

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2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册2.1科学探究：感应电流的方向 跟踪训练（解析版）1．实验发现，“钇钡铜氧”合金在液氮温度下电阻几乎为零。在课堂上，物理老师把条形磁铁N极朝上竖直放在讲桌上，把从液氮中取出的“钇钡铜氧”合金圆环平放在条形磁铁N极正上方，发现“钇钡铜氧”合金圆环悬浮在磁铁的上方，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．“钇钡铜氧”合金圆环中产生顺时针（俯视）的感应电流B．“钇钡铜氧”合金圆环中产生逆时针（俯视）的感应电流C．“钇钡铜氧”合金圆环受到的安培力的合力大于所受重力D．“钇钡铜氧”合金圆环受到的安培力的合力小于所受重力2．如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西且强度较大的恒定电流。现用一闭合的检测线圈（线圈中串有灵敏电流计，图中未画出）检测此通电直导线的位置。若不考虑地磁场的影响，让检测线圈（位于水平面内）从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处，在此过程中，俯视检测线圈，下列说法正确的是（　　）
A．感应电流的方向先顺时针后逆时针B．感应电流的方向先逆时针后顺时针，然后再逆时针C．检测线圈所受安培力的方向先向南后向北D．检测线圈所受安培力的方向先向北后向南3．现在人们可以利用无线充电板为手机充电，如图所示为充电原理道图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是（　　）
A．所有手机都能用该无线充电板进行无线充电B．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”C．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈D．在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈4．如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是（　　）A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流D．磁铁插向右环，右环中不产生感应电动势和感应电流5．边长为的正方形金属线框，从图示位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平且垂直于线框平面，磁场宽度为，上下边界如图中虚线所示，。在线框通过磁场的全过程中（　　）A．线框总是做加速运动B．线框中总有感应电流存在C．线框运动方向总是向下的D．线框所受磁场力的合力可能竖直向下6．如图所示，闭合线圈正上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向上运动时（　　）A．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥D．线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引7．如图所示，I和II是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒。ab和cd用导线连成一个闭合回路。当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力。由此可知（　　）A．b点电势高于a点电势B．I是S极C．cd中电流方向是由d到cD．当ab棒向左运动时，ab棒受到向左的磁场力8．如图所示，竖直固定转轴通过金属圆环a、b的直径，两圆环可绕轴无摩擦地水平转动。初始时刻两圆环在同一竖直平面内，现在圆环a中通入图示恒定电流I，并使其绕轴沿逆时针方向水平匀速转动（俯视），下列描述正确的是（　　）A．圆环b的旋转方向与圆环a相反 B．圆环b的旋转方向与圆环a相同C．圆环b静止不动 D．无法确定圆环b是否转动9．如图所示，闭合正方形线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平面平行，下列说法正确的是（　　）A．线圈不动，仅增大磁感应强度，线圈有收缩的趋势B．线圈不动，仅增大磁感应强度，线圈中的电流方向为C．线圈向左平动的同时，减小磁感应强度，线圈中不会产生感应电流D．磁感应强度不变时，当线圈绕虚线逆时针（从上往下看）转动90°时，线圈中的感应电流方向为10．如图所示，弹簀上端固定，下端悬挂一条形磁体。在磁体的正下方水平桌面上放置一闭合的金属线圈，将磁体向上托起至弹簧的原长处由静止释放，整个过程中磁体没与桌面碰撞，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A．磁体向下运动的过程中，线圈中的感应电流方向为顺时针方向（自上向下看）B．磁体向下运动的过程中，线圈对桌面的压力小于重力C．线圈中感应电流的磁场始终阻碍磁体的运动D．磁体向下运动时，线圈有扩张的趋势 11．如图所示，金属圆形线圈与U形金属框架放在纸面内，图中虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆放在U形金属框架上，杆在U形金属框架上运动过程中始终与U形金属框架的边保持垂直且接触良好。若要使圆形线圈中产生顺时针方向的感应电流，杆在U形金属框框架上的运动情况可能是（　　）A．向右加速运动 B．向右减速运动C．向左加速运动 D．向左减速运动12．如图，导线AB与CD平行。若电流从a端流入时，电流表指针左偏，下列说法正确的是（　　）A．闭合开关后，由于互感使得电流表保持有示数B．闭合开关瞬间，电流表指针向右偏转C．断开开关瞬间，电流表指针向右偏转D．闭合开关后，若滑动变阻器的滑片向右移动，电流表指针向右偏转13．如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车（　　）A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcbaB．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流C．小车进入磁场前的速度越大，滑行的距离越远D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左14．如图所示，水平地面上方相同高度竖直放置两根圆柱形铝管，其粗细、长短均相同，其中管Ⅰ无缝，管Ⅱ有一条平行于轴线的细缝。两枚略小于管内径的相同小磁铁a、b，同时从两管上端由静止释放，穿过铝管后落到地面。下列说法正确的是（　　）A．a、b一定同时落地B．a一定比b后落地C．落地时，a、b的动能相等D．落地时，a比b的动能小 15．用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从________（填“a到b”或“b到a”）。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是________。16．如图所示装置中，绕在铁芯上的两组线圈和，分别和光滑水平导轨相接，导轨上放置金属杆和，只考虑金属棒电阻，其他电阻忽略不计。某同学通过实验研究杆运动对杆的影响。若该同学控制杆向左匀速运动，杆将______；若发现杆向左移动，则杆______。17．如图所示，金属棒ab置于电阻不计、水平放置的U形光滑导轨上，在虚线ef右侧存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的有界匀强磁场。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右加速运动，在此过程中，回路abdc中电流沿______ （选填“顺时针方向”或“逆时针方向”），圆环L有______ （选填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流沿______ （选填“顺时针方向”或“逆时针方向”）。
 18．现把电阻与线圈两端相连构成闭合回路，在线圈正上方放一条形磁铁，如图所示，磁铁的S极朝下，在将磁铁的S极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电流的方向由___________，线圈与磁铁相互___________（填“吸引”或“排斥”）。 19．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，其电流方向为______（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，俯视线圈，其电流方向为______（填：“顺时针”或“逆时针”）。20．如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P、Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为________，MN向左运动时，MN中的电流方向为________（均选填“M→N”或“N→M”）。
  参考答案1．A【详解】AB．“钇钡铜氧”合金圆环悬浮在磁铁的上方，说明受到斥力作用，即“钇钡铜氧”合金圆环中电流产生的磁场方向向下，由安培定则可判断出“钇钡铜氧”合金圆环中产生顺时针（俯视）的感应电流，选项A正确，B错误；CD．由于“钇钡铜氧”合金圆环悬浮在磁铁的上方，说明受力平衡，“钇钡铜氧”合金圆环受到的安培力的合力等于所受重力，选项C、D错误。故选A。2．B【详解】AB．根据通电直导线周围的磁感线的分布特点，检测线圈由远处移近直导线的过程中，穿过线圈的磁场有向下的分量，且磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向先逆时针后顺时针；当检测线圈逐渐远离直导线的过程中，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。选项A错误，B正确；CD．根据楞次定律“来拒去留”可知，检测线圈所受安培力的方向一直向北，选项CD错误。故选B。3．C【详解】A．手机内要有受电线圈及整流电路才能进行无线充电。A错误；B．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应。B错误；CD．在上述时间段内，根据楞次定律，感应电流方向由受电线圈。C正确，D错误。故选C。4．B【详解】AC．左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，但不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；故AC错误；BD．右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动；根据楞次定律：来拒去留，从上向下看横杆发生逆时针方向转动，故B正确，D错误；故选B。5．C【详解】B．线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流，线框全部处于磁场中时，磁通量不变，无感应电流，故B错误；C．从线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中，线框运动方向始终向下，故C正确；D．线框进入磁场时磁通量增加，离开磁场时磁通量减小，根据楞次定律可知，线框受到磁场力的合力方向总竖直向上，故D错误；A．从下边开始离开磁场时，当安培力大于其重力时做减速运动，故A错误。故选C。6．D【详解】当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出线圈中产生感应电流的方向与图中箭头方向相反，根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互吸引。故选D。7．B【详解】对cd导线，根据左手定则，cd中电流方向是由c到d，对ab棒，根据右手定则，I是S极，a点为等效电源正极，所以b点电势低于a点电势，根据左手定则，ab棒受到向右的磁场力。故选B。8．B【详解】由楞次定律知，圆环b中产生感应电流的磁场阻碍两环的相对运动，则圆环b的旋转方向与圆环a相同。故选B。9．C【详解】ABC．线圈与磁场平行，线圈的磁通量为零，所以线圈不动或向左平动，仅改变磁感应强度，线圈中没有感应电流，所以线圈也没有收缩的趋势。AB错误，C正确；D．磁感应强度不变时，当线圈绕虚线逆时针（从上往下看）转动90°时，根据楞次定律，线圈中的感应电流方向为。D错误。故选C。10．C【详解】A．由图可知，磁体下落过程中，穿过线圈的磁场方向向下，则穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向（自上向下看），故A错误；B．由A可知感应电流产生的磁场方向向上，即线圈感应电流产生的磁场N极向上，和磁体的N极相互排斥，所以受到向下的力，故磁体向下运动的过程中，线圈对桌面的压力大于重力，故B错误；C．由楞次定律可知线圈中感应电流的磁场始终阻碍磁体的运动，故C正确；D．由楞次定律：“增缩减扩”可知磁体向下运动时，线圈有收缩的趋势，故D错误。故选C。11．BC【详解】A．杆向右加速运动，根据右手定则可知，杆中的电流由b到a逐渐增加，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向内的逐渐增强，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着逆时针方向，A错误；B．杆向右减速运动，根据右手定则可知，杆中的电流由b到a逐渐减小，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向内的逐渐减小，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着顺时针方向，B正确；C．杆向左加速运动，根据右手定则可知，杆中的电流由a到b逐渐增加，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向外的逐渐增强，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着顺时针方向，C正确；D．杆向左减速运动，根据右手定则可知，杆中的电流由a到b逐渐减小，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向外的逐渐减小，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着逆时针方向，D错误；故选BC。12．CD【详解】A．由于图中电源为直流电，所以闭合开关后，导线CD与电流表形成的回路磁通量不会发生变化，则电流表不会有示数，故A错误；B．闭合开关瞬间，导线AB通过向右的电流，则根据安培定则可知，导线CD与电流表形成的回路会产生一个垂直纸面向外的磁场，根据楞次定律可知，此时产生的感应电流方向为顺时针方向，即电流从a端流入，电流表指针左偏，故B错误；C．断开开关瞬间，导线CD与电流表形成的回路的磁通量会减小，根据楞次定律可知，此时产生的感应电流方向为逆时针方向，即电流从b端流入，电流表指针右偏，故C正确；D．闭合开关后，若滑动变阻器的滑片向右移动，则电路中的电流减小，导线AB产生的磁场减弱，导线CD与电流表形成的回路的磁通量会减小，根据楞次定律可知，此时产生的感应电流方向为逆时针方向，即电流从b端流入，电流表指针右偏，故D正确。故选CD。13．CD【详解】A．根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，故A错误；B．因为有界匀强磁场与abcd等宽、等长，所以穿过磁场的过程中，ab边刚要离开磁场时cd进入磁场，故穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，故B错误；C．根据动量定理可得即则可得可以看出，小车进入磁场前的速度越大，离开磁场时的速度越大，根据可知离开磁场后滑行的距离越远，故C正确；D．根据左手定则可知，进入磁场时，ab受到的安培力方向水平向左；离开磁场时，根据楞次定律可知，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，根据左手定则，cd受到的安培力方向也是水平向左，故D正确。故选CD。14．BD【详解】AB．管Ⅰ无缝，管Ⅱ有一条平行于轴线的细缝，所以下落过程中小磁铁a受安培阻力，而小磁铁b不受安培阻力，所以小磁铁a下落比小磁铁b下落的慢，故A错误，B正确；CD．由于小磁铁a下落过程中会消耗一部分能量克服安培阻力做功，所以落地时，a比b的动能小，故C错误，D正确。故选BD。15．b到a    A    【详解】[1]当磁体运动到如图所示的位置时，线圈中的磁通量正在增大，感应电流所产生的磁场的方向竖直向下，根据右手定则可判定电流方向从b到a；[2]磁体进入线圈的过程中，线圈中有感应电流；磁体完全进入线圈后，线圈内的磁通量保持不变，感应电流为零，磁体在线圈内加速下落；磁体离开线圈时的速度大于磁体进入线圈时的速度，感应电流也大于磁体进入线圈过程中的感应电流。故选A。16．静止不动    向右减速或向左加速    【详解】[1] 杆向左匀速运动，产生的是恒定感应电动势，流过是恒定电流，穿过的磁通量不变化，没有感应电动势，cd杆静止不动。[2] 杆向右减速，根据右手定则，知在ab杆上产生减小的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上减弱的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，cd杆向左运动。杆向左加速，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下增大的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，cd杆向左运动。17．逆时针方向    收缩    顺时针方向    【详解】[1][2][3]根据右手定则可知，ab棒切割磁感线，abdc回路中产生沿逆时针方向的感应电流，则abdc回路中感应电流在圆环处产生垂直纸面向外的磁场。感应电流的大小与ab棒切割磁感线的速度成正比，随着ab棒不断向右加速运动，穿过小圆环的磁通量不断增大，由楞次定律可知，小圆环中产生沿顺时针方向的感应电流，小圆环有收缩的趋势。18．b-a    排斥    【详解】[1]当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a。
[2]根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥。19．逆时针    逆时针    【详解】（1）[1]将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，发现指针向左偏转，说明感应电流从左端流入，即由a经G流向b，再由安培定则知线圈绕向如图所示，俯视线圈，其电流方向为逆时针。（2）[2]当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，再由安培定则知俯视线圈，其电流方向为逆时针。20．N→M    M→N    【详解】[1]根据右手定则，MN中的电流方向为N→M。[2] 根据右手定则，MN中的电流方向为M→N。