高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 科学探究:感应电流的方向巩固练习

楞次定律

(25分钟　60分)

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)

1.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图所示方向的感应电流，则磁铁(　　)

A.向上运动　　　　　　　　B.向下运动

C.向左运动               D.向右运动

【解析】选B。由增反减同，N向下运动，原磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则知感应电流方向与图中箭头方向相同，故A错误，B正确；当磁铁向左或者向右运动时，磁通量均减小，根据楞次定律可知，线圈中产生与图示方向相反的电流，故C、D错误。

2.一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】选D。由图示A可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A错误；由图示B可知，在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故B错误；在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误；由图示D可知，在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确。

3.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是(　　)

A.a→G→b

B.先a→G→b，后b→G→a

C.b→G→a

D.先b→G→a，后a→G→b

【解析】选D。条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下。线圈中向下的磁通量增加，由楞次定律知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上，应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即b→G→a。同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得线圈中将产生顺时针方向(俯视)的感应电流，即a→G→b。

4.如图甲所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是(　　)

【解析】选A。依题意，线框中感应电流方向总是沿顺时针方向，由于线框受到的安培力中左边框受力较大，故以左边框受力为主，由左手定则可知直导线电流方向向上时，线框受到向左的安培力，直导线电流方向向下时，线框受到向右的安培力，由此可知直导线中的电流应先为正后为负，A正确。

5.某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A位置下落至B位置，在下落过程中，自上往下看，线圈中感应电流的方向是(　　)

A.始终顺时针

B.始终逆时针

C.先顺时针再逆时针

D.先逆时针再顺时针

【解析】选C。线圈由A位置下落至O位置的过程中，磁通量向上增加，由O位置下落至B位置的过程中，磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向(自上往下看)先顺时针后逆时针，C正确。

6.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合。现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)

A.金属圆环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大

B.金属圆环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小

C.金属圆环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小

D.金属圆环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大

【解析】选B。使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，通过金属圆环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。

二、非选择题(本题共2小题，共24分)

7.(12分)在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与副线圈B连成一个闭合电路。将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央)。

在图乙中，

(1)S闭合后，将螺线管A(原线圈)插入螺线管B(副线圈)的过程中，电流表的指针将如何偏转？

(2)线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？

(3)线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针如何偏转？

(4)线圈A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表指针如何偏转？

【解析】由题图甲可知，电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向左偏转，从“-”接线柱流入电流表时，指针将向右偏转。

(1)在乙图中，S闭合后，通电的原线圈A相当于一根条形磁铁(S极在下，N极在上)，A插入B中时，穿过B的方向朝上的磁通量增加，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用右手定则(安培定则)，B中感应电流从“-”接线柱流入电流表，指针向右偏转。

(2)A在B中不动时，穿过B的方向朝上的磁通量(实际上是通电的A线圈的磁场)不变化，B中没有电流通过，这时电流表的指针不偏转。

(3)A在B中不动，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，它的电阻减小，通过A的电流增加，磁场增加，穿过B的方向朝上的磁通量增大，B中发生电磁感应现象，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用右手定则，B中产生的感应电流从“-”接线柱流入电流表，指针向右偏转。

(4)A在B中不动，突然切断S，B中方向朝上的磁通量突然消失，这时将发生电磁感应现象，B中感应电流的磁场方向应朝上，感应电流将从“+”接线柱流入电流表，指针将向左偏转。

答案：见解析

8.(12分)重为G的线圈系在一个弹簧测力计上，其下方有一通电导线，如图甲所示，导线所通过的电流如图乙所示，它们均在同一平面内，求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系。

(1)在t1时刻。

(2)在t2时刻。

(3)在t3时刻。

【解析】(1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数小于G。

(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变，线圈不产生感应电流，由力的平衡知，弹簧测力计的示数等于G。

(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数大于G。

答案：(1)小于G　(2)等于G　(3)大于G

【补偿训练】

　　老师让学生观察一个物理小实验：一轻质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.把磁铁从左环中拔出，左环会跟着磁铁运动

D.把磁铁从右环中拔出，右环不会跟着磁铁运动

【解析】选B。磁铁插向右环，横杆发生转动；磁铁插向左环，由于左环不闭合，没有感应电流产生，横杆不发生转动，选项A错误，B正确；把磁铁从左环中拔出，左环不会跟着磁铁运动，把磁铁从右环中拔出，右环会跟着磁铁运动，选项C、D错误。

(15分钟　40分)

9.(7分)(多选)如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是(　　)

A.开关S闭合瞬间

B.开关S由闭合后断开瞬间

C.开关S是闭合的，变阻器滑片向右迅速滑动

D.开关S是闭合的，变阻器滑片向左迅速滑动

【解析】选A、D。不考虑磁场对电子运动方向的影响，电子向M板偏转说明电子受到向左的电场力作用，因此M板带正电，N板带负电，由此可知右边线圈感应电流产生的磁场方向向左。要产生题述现象，根据楞次定律可知左边线圈中磁通量应向右增大或向左减小，分析得A、D正确。

10.(7分)(多选)如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块U形磁铁置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)。当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是(　　)

A.摩擦力方向一直向左

B.摩擦力方向先向左后向右

C.感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针

D.感应电流的方向为顺时针→逆时针

【解析】选A、C。由楞次定律的推论“来拒去留”可知薄板对线圈的静摩擦力方向一直向左，A正确，B错误；根据楞次定律和安培定则可判得，感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针。

11.(7分)(多选)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用绝缘丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中(　　)

A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针

B.感应电流方向一直是逆时针

C.安培力方向始终与速度方向相反

D.安培力方向始终沿水平方向

【解析】选A、D。圆环从位置a运动到磁场分界线前，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流为顺时针；再摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，A正确；由于圆环所在处的磁场上下对称，所以所受安培力在竖直方向平衡，因此总的安培力始终沿水平方向，故D正确。

12.(19分)如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向怎样？

【解析】线框在两导线中线OO′的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面穿出，线框左移，磁通量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的方向就是abcd。

当线框跨越两导线中线OO′时，线框的合磁通量由穿出变为穿进，感应电流还是abcd。线框再左移，线框合磁通量穿入且增加，感应电流方向还是abcd。所以线框中感应电流方向始终是abcd。

答案：始终是abcd

【补偿训练】

 (多选)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法中正确的是(　　)

A.当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点

B.当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势

C.当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点

D.当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点

【解析】选B、D。当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b，可判断φb>φa，又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，右线圈不产生感应电流；当ab向右加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向，又由E=BLv可知ab两端的E不断增大，则左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线沿逆时针方向，且场强不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加，由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针方向，所以φd>φc。综上可知，A、C错误，B、D正确。