高中鲁科版 (2019)第1节 科学探究:感应电流的方向巩固练习

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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 同步作业（解析版）1．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，并提出了很多研究问题的方法，下列说法中正确的是（　　）A．用点电荷来代替带电体的研究方法叫微元法B．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律C．库仑提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场D．法拉第发现了电磁感应现象，并研究得出了判断感应电流方向的方法——楞次定律2．如图所示，两个同心线圈A、B置于光滑水平桌面上，线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向电流，则（　　）
A．线圈B将顺时针转动起来B．线圈B将逆时针转动起来C．线圈B中有逆时针方向的电流D．线圈B将有沿半径方向扩张的趋势3．1931年物理学家狄拉克利用数学公式预言了只有一个磁极的粒子“磁单极粒子”的存在。1982年物理学家卡布莱拉设计了一个寻找“磁单极粒子”的实验，他设想，如果一个只有N极的“磁单极粒子”从上向下穿过如图所示的超导线圈，则从上向下看，超导线圈中将出现（　　）A．一直沿逆时针方向持续流动的感应电流B．一直沿顺时针方向持续流动的感应电流C．先沿顺时针方向后沿逆时针方向的感应电流D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向的感应电流4．如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中轴线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。设线圈在此过程中受到的支持力为FN，摩擦力为。以下判断正确的是（　　）A．先向右，后向左 B．一直大于mgC．先大于mg，后小于mg D．线圈中感应电流的方向始终不变5．在平行于水平面的有界匀强磁场上方有两个由相同金属材料制成的正方形线框A、B，从同一高度由静止开始同时释放，磁感线始终与线框平面垂直，A线框有一个小缺口，B线框是闭合的．则下列判断正确的是（　　）A．A、B在进入磁场过程中均产生感应电流B．A、B都做自由落体运动C．A线圈比B线圈先落地D．B的落地速度比A的大6．如图所示，光滑绝缘斜面倾角为θ。斜面底端有一直导线通有M至N的恒定电流I。斜面上有一闭合导线框abcd正沿斜面下滑，ab边始终与MN平行。在导线框下滑至ab边未到达斜面底端过程中，下列说法正确的是（　　）A．线框有扩张的趋势B．线框中有沿abcda流动的感应电流C．线框cd边受到的安培力沿斜面向下D．整个线框所受安培力的合力为零7．如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）
A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度一定大于g8．据称，中国第三艘航空母舰正在建造当中，新航母很可能将配备电磁弹射系统，允许更大、更重的飞机携带更多的武器，执行更远距离的任务。一种电磁弹射系统原理可简化为如图所示，当固定螺线管线圈突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去。下列说法正确的是（　　）A．若将电池正负极对调后，金属环不能被弹射出去B．若将金属环置于线圈的右侧，金属环不能被弹射出去C．合上开关S的瞬间，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流D．合上开关S的瞬间，金属环有扩大的趋势9．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈A，右边门框中有一接收线圈B工作过程中某段时间通电线圈A中存在顺时针方向均匀增大的电流（本题中电流方向均为从左向右观察），则当A、B间有一铜片时（　　）
A．接收线圈B中不产生感应电流B．接收线圈B中的感应电流方向为逆时针，且感应电流大小比无铜片时要小C．接收线圈B中的感应电流方向为逆时针，且感应电流大小比无铜片时要大D．接收线圈B中的感应电流方向为顺时针，且感应电流大小比无铜片时要大10．如图所示，金属棒ab、光滑水平金属导轨和螺线管组成闭合回路。设导轨足够长，棒有一定阻值，导轨、导线电阻不计。给金属棒ab一个初速度v使其在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则下列说法正确的是（　　）
A．棒b端电势比a端低 B．螺线管产生的磁场，A端为N极C．棒最终将做匀速运动 D．棒最终将停止运动11．如图所示，水平面内有4条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，它们构成一个九宫格。四个相同的圆形闭合线圈在其中四个方格内放置于正中心，直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当4条直导线中的电流都增大时，四个线圈1、2、3、4中感应电流的情况是（　　）
A．线圈1中有感应电流 B．线圈2中无感应电流C．线圈3中无感应电流 D．线圈4中无感应电流12．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，经重复实验，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．所选金属套环有缺口C．所选线圈的匝数过多 D．所用的塑料套环13．如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）A．线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有收缩的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大14．一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向是怎样的？
  15．把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，一个线圈A连接电池与开关，另一个线圈B闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么?请作出解释。    16．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab边进入磁场时开始计时。(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像；(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向。  17．如图所示，条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？   18．图中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？    19．如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。   20．如图所示，导线与平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线中感应电流的方向，说明你判断的理由。  21．在图中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。(1)当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？(2)当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？ 参考答案1．B【详解】A．用点电荷来代替带电体的研究方法叫理想模型方法，故A错误；B．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，故B正确；C．法拉第提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场，故C错误；D．法拉第发现了电磁感应现象，楞次研究得出了判断感应电流方向的方法——楞次定律，故D错误。故选B。2．D【详解】当线圈A中通有不断增大的逆时针方向的电流时，知穿过线圈B的磁通量垂直向外，且增大，根据楞次定律，线圈B产生顺时针方向的电流；根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加；由于没有使线圈转动的力存在，故线圈B不会转动。故选D。3．A【详解】磁单极粒子靠近线圈时，线圈内磁场向下，磁通量增大，据楞次定律可知，电流沿逆时针方向，当磁单极粒子远离线圈时，线圈内磁场向上，磁通量减小，据楞次定律可知，电流沿逆时针方向。故选A。4．C【详解】ABC．当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律“来拒去留”可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即大于mg；线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律“来拒去留”可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即小于mg；线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。选项AB错误，C正确；D．磁铁靠近线圈的过程中穿过线圈的磁通量增大，远离线圈的过程中穿过线圈的磁通量减小，磁通量的变化相反，所以产生的感应电流的方向也一定相反，选项D错误。故选C。5．C【详解】A．A为断开的线圈，B为封闭的线圈，进入磁场过程中，A线圈中产生感应电动势，没有电流，B中既产生感应电动势，又产生感应电流，A错误；BC．A中没有电流，不受安培力，仅受重力，做自由落体运动，刚进入磁场时，B中有感应电流，受向上安培力，加速度a<g，做变加速运动，A线圈比B线圈先落地 ，B错误，C正确；D．安培力对B做负功，所以B的落地速度比A的小，D错误。故选C。6．C【详解】A．根据直导线产生的磁场特点：离导线越近磁场越强，在导线框下滑过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，A错误；B．在导线框下滑过程中，穿过线框的磁通量增大，磁场方向垂直斜面向上，根据“楞次定律”可知，线框中有沿adcba方向的感应电流，B错误；C．cd中的电流由d到c，磁场方向垂直斜面向上，根据左手定则可知，线框cd边受到的安培力沿斜面向下，C正确；D．由于ab边与cd边所在处的磁场不同，ab与cd中的电流相同，所以ab、cd所受安培力大小不同，ad与ad所受安培力大小相同，所以整个线框所受安培力的合力不为零，D错误；故选C。7．A【详解】AB．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，P、Q将相互靠拢从而阻碍回路的磁通量增大，故A正确，B错误；CD．根据楞次定律可知，回路中感应电流的磁场将阻碍条形磁铁的靠近，所以磁铁的加速度一定小于g，故CD错误。故选A。8．C【详解】A．若将电池正负极对调后，螺线管的电流增大时，金属环的磁通量增大，根据楞次定律，金属环将产生与螺线管反方向的电流，根据左手定则，金属环仍然能被弹射出去，A错误；B．无论将金属环置于线圈的右侧还是左侧，只要金属环的磁通量增大，金属环都能被弹射出去，B错误；C．合上开关S的瞬间，金属环的磁通量增大，根据楞次定律，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流，C正确；D．合上开关S的瞬间，金属环的磁通量增大，根据增缩减扩规律，金属环有收缩的趋势，D错误。故选C。9．B【详解】通电线圈A中存在顺时针方向均匀增大的电流，产生向右穿过线圈的均匀增大的磁场，根据楞次定律，B中产生逆时针方向的感应电流，有铜片时，铜片中也产生逆时针的电流，这个电流会将穿过B的磁场的变化削弱一些，引起B中的感应电流大小减小，故B正确，ACD错误。故选B。10．AD【详解】A．ab棒向右切割磁感线，根据右手定则，产生的感应电流由b到a，ab棒相当于电源，在电源内部电流由负极流向正极，所以a端相当于电源正极，棒b端电势比a端低，A正确；B．根据安培定则，螺线管产生的磁场，C端为N极，B错误；CD．根据左手定则可知，金属棒ab受到向左的安培力，向右做减速运动，棒最终将停止运动，C错误，D正确。故选AD。11．BD【详解】根据安培定则可判断出长直导线中电流产生的磁场方向，线圈1、2、4中的合磁通量始终为零，所以增大直导线中的电流时，线圈1、2、4中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，而线圈3中有感应电流产生；故选BD。12．BD【详解】金属套环跳起来的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起．电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈．若套环是非导体材料（塑料套环），或者所选金属套环有缺口，则不会则套环不会跳起，故AC选项错误，BD选项正确。故选BD。13．ACD【详解】AB．由安培定则可知，通电螺线管b在线圈a中产生的磁场竖直向下，当滑动变阻器的滑片P向下滑动，阻值减小，电流增大，磁场增强，线圈a中磁通量增大，据楞次定律可知，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，A正确，B错误；C．由楞次定律的推论“增缩减扩”可知，线圈a有收缩的趋势，以达到阻碍磁通量的增大，C正确；D．线圈a有远离通电螺线管b以达到阻碍磁通量的增大，故线圈a对水平桌面的压力FN将增大，D正确。故选ACD。14．逆时针；顺时针【详解】由图可知，当线圈第一次通过位置Ⅰ的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向，顺着磁场方向看是逆时针；当线圈运动到Ⅱ位置的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向应是顺时针。15．见解析【详解】当闭合开关时，A线圈接通瞬间，在铁环产生顺时针方向的磁场，使得穿过B的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生逆时针方向感应电流，电流稳定后穿过A、B的磁通量不再发生变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下随即复原；当开关断开，A线圈中的电流中断瞬间，使得穿过B的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生顺时针方向感应电流，小磁针会反向偏转，线圈A电流减为零后穿过A、B的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，小磁针偏转一下后随即复原。16．(1) ；(2)见解析【详解】(1)①线框进入磁场阶段：t为0→，线框进入磁场中的面积随时间成正比，s＝lvt磁通量最后为Φ＝BS＝BI2②线框在磁场中运动阶段：t为→，线框磁通量为Φ＝BI2，保持不变，③线框离开磁场阶段：t为→，线框磁通量线性减小，最后为零，所以磁通随时间变化的图像为(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，ab边切割磁感线时产生感应电流的方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，dc边切割磁感线时感应电流方向为顺时针方向。‍17．产生感应电流，方向在螺线管中由下到上【详解】当磁铁向左运动时，导致线圈的磁通量向下增大，感应电流的产生的磁场与它相反；据右手螺旋定则可知，螺线管产生感应电流，感应电流方向在螺线管中由下到上。18．见解析【详解】当条形磁铁插入A环时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，A环都会被推斥，出现转动现象；同理把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引；当条形磁铁向B环靠近时，B环断开，B环中不产生感应电流，磁铁对B环没有安培力作用，B环将静止不动。19．从上往下看，位置A沿逆时针方向、位置B沿逆时针方向、位置C沿逆时针方向【详解】在位置A、B、C处，线圈的左边和右边都切割感线产生感应电动势，由于左边所在处的磁感应强度大，产生的感应电动势大，所以线圈中有感应电动势，一定有感应电流，且线圈中感应电流方向与一边产生的感应电动势方向相同，根据右手定则判断可知线圈中感应电流沿逆时针方向，则从上往下看，位置A沿逆时针方向、位置B沿逆时针方向、位置C沿逆时针方向。20．在闭合开关S时，导线CD中感应电流的方向D→C；在断开开关S时，导线CD中感应电流的方向C→D．【详解】在闭合开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向外，AB直导线中的电流增大，穿过线框CD的磁通量增大，根据楞次定律得：线框中感应电流方向为顺时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向D→C；在断开开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向外，AB直导线中的电流减小，穿过线框CD的磁通量减小，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向C→D。21．(1)左向右；(2)右向左【详解】(1)由于在电源外部电流从正极流向负极，则根据右手定则可知线圈M产生的磁场如下图所示，且开关闭合瞬间M产生的磁场在增大，则根据楞次定律可知，开关闭合瞬间线圈P的感应电流流经电表的方向为从左向右。 (2)由于在电源外部电流从正极流向负极，则根据右手定则可知线圈M产生的磁场如下图所示，且开关断开瞬间M产生的磁场在减小，则根据楞次定律可知，开关断开瞬间线圈P的感应电流流经电表的方向为从右向左。