1、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B2.(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
2、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A3.(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
3、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acdba,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A4.(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
4、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
5、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BD5.(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
6、。答案BD6.(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AB7.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
7、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
8、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
9、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AB10.(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
10、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D11.(2020湖南衡阳一中
11、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
12、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C12.(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
13、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D13.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
14、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
15、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
16、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0T2时间内,直导线中电流向上,则在T2T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0T2时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在T2T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
