高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 感应电流的方向练习

课时跟踪检测（五） 感应电流的方向

组—重基础·体现综合

1．(2019·全国卷Ⅲ)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？(　　)

A．电阻定律　　　　　　 B．库仑定律

C．欧姆定律   D．能量守恒定律

解析：选D　楞次定律中的“阻碍”作用是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确。

2.如图所示，水平放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与圆环的轴线重合。现将圆环沿半径向外均匀扩大，则(　　)

A．穿过圆环的磁通量增大

B．圆环中无感应电流

C．从左往右看，圆环中产生顺时针方向的感应电流

D．圆环受到磁铁的作用力沿半径向外

解析：选C　磁感线是闭合曲线，穿过圆环的磁感线条数等于圆环内磁铁内部、外部所有磁感线的总和。圆环内磁铁内部磁感线比外部多，外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线被内部抵消。现将弹性圆环均匀向外扩大，则磁铁外部磁感线条数变多，将内部磁感线抵消多，导致磁通量变小，故A错误；磁通量变小，则由楞次定律得，从左往右看，产生顺时针方向的感应电流，故B错误，C正确；产生顺时针感应电流，在外部磁感线的作用下，根据左手定则可知，弹性圆环受到的安培力方向沿半径向内，故D错误。

3.(2021·广州高二检测)如图所示，一个有弹性的闭合金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直平面内，当通电直导线中电流增大时，圆环的面积S和橡皮绳的长度l的变化情况是(　　)

A．S增大，l变长　　　　　 B．S减小，l变短

C．S增大，l变短   D．S减小，l变长

解析：选D　当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增大：一是用缩小圆环面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方式进行阻碍。故D正确。

4.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中(　　)

A．穿过线框的磁通量保持不变

B．线框中感应电流方向保持不变

C．线框所受安培力的合力为零

D．线框的机械能不断增大

解析：选B　当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，A错误，B正确；因为线框上下两边所在处的磁感应强度方向相同、大小不同，所以线框所受的安培力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能不断减小，D错误。

5.(2021·济南高二检测)某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按如图所示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是(　　)

A．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0

B．将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0

C．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)

D．将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热

解析：选C　将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的广义表述“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，故A、B错误；根据楞次定律可判断，将条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视)，故C正确；磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、手对磁铁的摩擦力、排斥力作用，重力和手对磁铁的摩擦力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，故D错误。

6.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是(　　)

A．a→b→c→d→a

B．d→c→b→a→d

C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a

D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

解析：选B　线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确。

7．(2021·福州高二检测)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是(　　)

A．从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向

B．t＝1 s时圆环对桌面的压力小于圆环所受的重力

C．0～1 s内圆环有扩张的趋势

D．1～2 s内和2～3 s内圆环中的感应电流方向相反

解析：选A　0～1 s内螺线管中电流增大，产生的向上的磁场增强，圆环中向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，A正确；t＝1 s时螺线管中电流最大，但螺线管中的磁场不变化，圆环中无感应电流，故t＝1 s时圆环对桌面的压力等于圆环的重力，B错误；0～1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增强，圆环中磁通量增大，圆环有收缩的趋势，C错误；1～2 s内正向电流减小，2～3 s内反向电流增大，根据楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，D错误。

8．为了探究电磁感应现象的产生条件，如图给出了一系列必备的实验仪器。请用导线将没有连接好的仪器正确连接成实验电路(用笔画线表示导线)。连接好电路后，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，小线圈迅速插入到大线圈时，灵敏电流计指针将________。(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)

解析：将电源、开关、滑动变阻器、小线圈串联成一个回路，再将灵敏电流计与大线圈串联成另一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，电路图如图所示。

闭合开关时，穿过大线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏；闭合开关后，将小线圈迅速插入到大线圈的过程中，磁场方向不变，磁通量变大，电流计指针将向右偏转。

答案：见解析图　向右偏

9.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。

解析：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增大，由楞次定律可知，感应电流方向为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)此种情况与(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。

答案：见解析

组—重应用·体现创新

10.航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是(　　)

A．闭合开关S的瞬间，从右侧看环中产生沿顺时针方向的感应电流

B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势

C．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去

D．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射

解析：选A　在闭合开关S的瞬间，线圈产生向右的磁场，穿过金属环向右的磁通量增大，则由楞次定律可知，金属环的感应电流从右侧看为顺时针方向，且金属环的面积有缩小的趋势，故A正确、B错误；若金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，根据楞次定律可得，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，故D错误。

11．为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口，若俯视，轨道平面磁场垂直地面向下，如图乙所示。则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈Ⅰ的电流方向为(　　)

A．始终逆时针方向

B．始终顺时针方向

C．先逆时针、再顺时针方向

D．先顺时针、再逆时针方向

解析：选C　在列车经过线圈的上方时，由于列车上磁场的方向垂直地面向下，所以线圈内的磁通量方向垂直地面向下，先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针、再顺时针方向，故C正确。

12.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；若无，请说明理由。

解析：导线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。

(1)①导线框进入磁场阶段：t为0～，导线框进入磁场中的面积与时间成正比，S＝lvt，穿过线框的磁通量Φ＝BS＝Blvt，最后为Φ＝Bl2。②导线框在磁场中运动阶段：t为～，穿过线框的磁通量

为Φ＝Bl2，保持不变。③导线框离开磁场阶段：t为～，穿过线框的磁通量线性减小，最后为0。磁通量随时间变化的图像如图所示。

(2)导线框进入磁场阶段，穿过导线框的磁通量增大，导线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向。导线框在磁场中运动阶段，穿过导线框的磁通量保持不变，无感应电流产生。导线框离开磁场阶段，穿过导线框的磁通量减小，导线框中将产生感应电流。由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向。

答案：(1)见解析图

(2)导线框进入磁场阶段，感应电流方向为逆时针方向；导线框在磁场中运动阶段，无感应电流；导线框离开磁场阶段，感应电流方向为顺时针方向。