2.1感应电流的方向 课时作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
2.1感应电流的方向 课时作业（解析版）
1．线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间均匀变化的磁场，其边界如图甲中虚线MN所示，一硬质细导线圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向垂直纸面向外，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。则在0～t2时间内（　　）
A．圆环中的感应电流方向先沿顺时针，再沿逆时针
B．圆环中的感应电流方向先沿逆时针，再沿顺时针
C．圆环所受安培力的方向先向左，再向右
D．圆环所受安培力的方向先向右，再向左
3．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　）
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
4．如图甲所示，不闭合导体环与线圈共面，导体环的、两个端点用导线连接一个0刻度线在中间的灵敏电流计。当线圈中通以按如图乙所示规律变化的电流时（顺时针方向为正），下列说法正确的是（　　）
A．时间内，导体环中有逆时针方向的感应电流
B．时间内，灵敏电流计中的电流方向为
C．时间内，导体环中有逆时针方向的感应电流
D．时间内，灵敏电流计中的电流方向为
5．在物理科学发展史上，下列叙述正确的是（　　）
A．法拉第通过实验提出了库仑定律
B．电场是人为假想出来的，而电场线真实存在
C．奥斯特发现了电磁感应现象，并提出了楞次定律
D．物理量电场强度和电容都是采用比值法定义的定义式
6．如图所示，光滑绝缘的水平面上，有一长直导线与新月形金属导线框，直导线固定，导线框可以在水平面上自由移动。开始导线框的对称轴MN与直导线垂直。t=0时给直导线通交变电流i=Isin，规定图示方向为电流正方向。下列关于导线框的说法正确的是（　　）
A．在0~时间内，导线框中产生顺时针方向的感应电流
B．在~时间内，导线框有面积缩小的趋势
C．在t=时导线框受到的安培力最大
D．导线框将沿MN方向向右平动
7．如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面且向里．规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向；线框中电流沿着逆时针方向为感应电流的正方向，要在线框中产生如图乙所示的感应电流，则磁感应强度随时问变化的规律可能为（　　）
A． B． C． D．
8．一磁体自上向下运动，穿过一闭合导体回路，如图所示。当磁体运动到a处和b处时，回路中感应电流的方向（从上向下看）分别是（　　）
A．顺时针，逆时针 B．逆时针，顺时针
C．顺时针，顺时针 D．逆时针，逆时针
9．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（　　）
A．线圈通过磁场区域的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．线圈通过磁场区域的过程中，线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．该拉力的方向水平向右
D．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同
10．上下开口、内壁光滑的钢管P和塑料管Q竖直放置，两管的长度、内径均相同，一小磁铁先后从两管口由静止释放，最终落至底部，下列说法正确的是（　　）
A．小磁铁在P和Q中都做自由落体运动
B．小磁铁在下落过程中的机械能都守恒
C．小磁铁在P中下落过程中，重力的冲量比在Q中的大
D．小磁铁落至底部时，在P中的动量比在Q中的大
11．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mg
C．先大于mg，后小于mg D．线圈中感应电流的方向始终不变
12．如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向未知，今将一圆形金属线圈放在导线上，让线圈的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘当导线中的电流突然增大时，线圈整体受力情况为（　　）
A．受力向右 B．受力向左
C．受力为零 D．由于通电导线中的电流方向未知，线圈受力情况无法确定
13．如图所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则（　　）
A．在S闭合的瞬间，A、B必相吸
B．在S闭合的瞬间，A、B必相斥
C．在S断开的瞬间，A、B必相吸
D．在S断开的瞬间，A、B必相斥
14．位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中（　　）
A．磁铁做匀速直线运动 B．磁铁做减速运动
C．小车向右做加速运动 D．小车先加速后减速
15．科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　）
A．圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势
B．圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小
C．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环中电流不受影响
D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环的加速度先减小后增大
16．两金属棒ab和cd连成一回路。分别放在两个方向相反的匀强磁场中。如图所示。现在要使cd向右运动，则ab在竖直方向上应如何运动？
17．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图所示接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系.当闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央.然后按图所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路
（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）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？
（3）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将如何偏转？
（4）保持开关S闭合，线圈A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将如何偏转？
参考答案
1．A
【详解】
AB．该图中当磁铁向线圈靠近时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流从正极流入电流计，则电流计指针向右偏转，选项A正确，B错误；
CD．当磁铁按如图所示的方式靠近线圈时，由对称性可知，穿过线圈的磁通量总是零，线圈中不会有感应电流，选项CD错误。
故选A。
2．D
【详解】
AB．开始磁场垂直于纸面向外，磁感应强度减小，穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向；后来磁感应强度方向垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，即感应电流始终沿逆时针方向，故AB错误；
CD．磁感应强度先垂直于纸面向外，由左手定则可知，安培力向右，后来磁感应强度向里，由左手定则可知，安培力向左，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确；
BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。
故选D。
4．D
【详解】
AB．在时间内，由安培定则知，在导体环与电流计组成的闭合回路中，磁场方向垂直于纸面向外，磁通量减小，则由楞次定律可得，导体环中感应电流方向为顺时针方向，电流计中的电流方向为，A、B错误；
CD．在时间内，由安培定则知，在导体环与电流计组成的闭合回路中，磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，则由楞次定律可得，导体环中感应电流方向仍为顺时针方向，电流计中的电流方向仍为，C错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．库仑通过实验提出了库仑定律，A错误；
B．电场线是人为假想出来的，而电场真实存在，B错误；
C．法拉第发现了电磁感应现象，楞次提出了楞次定律，C错误；
D．物理量电场强度和电容都是采用比值法定义的定义式，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．在0～时间内，直导线中的电流正向增大，导线框中向里的磁通量增大，由楞次定律知，线框中产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；
B．在～时间内，导线框中磁通量减小，其面积有扩大的趋势，选项B错误；
C．t=时直导线中电流变化率为零，导线框中感应电流为零，受到的安培力为零，选项C错误；
D．由对称性知，一时刻线框对称轴MN上、下两部分受到平行于直导线方向上安培力的合力为零，在0～时间内，导线框受到安培力沿对称轴向右，线框向右加速运动；在～时间内，线框受到的安培力向左，线框向右减速运动，由于磁场向右减弱，在时刻导线框向右的速度不为零；同理分析在交变电流的后半个周期内，线框也一直向右运动，选项D正确。
故选D。
7．B
【详解】
图乙所示的电流在0~时间内大小恒定为逆时针，由右手螺旋定则可知感应电流产生的磁场垂直直面向外，由楞次定律可知原磁场在垂直直面向里的方向增大或垂直于直面向外在减小，且原磁场的变化率不变，时间内电流大小与时间内相同，但电流方向为顺时针，由右手螺旋定则可知感应电流产生的磁场垂直直面向里，由楞次定律可知原磁场在垂直直面向里的方向减小或垂直于直面向外在增大，且原磁场的变化率不变，和时间内相等，综上所示可知B正确，ACD错误。
故选B。
8．B
【详解】
当磁铁接近线圈运动到a处时，线圈中的磁通量向下增加，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，由安培定则知线圈中感应电流的方向为逆时针（俯视）；
当磁铁从线圈中穿出运动到b处时，原磁场方向不变仍向下，但穿过线圈的磁通量要减少，根据楞次定律知感应电流的磁场方向向下，由安培定则知感应电流为顺时针（俯视）。
故选B。
9．C
【详解】
AB．线圈进入磁场过程中，垂直于纸面向里的磁场变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中电流为逆时针方向，线圈离开磁场的过程中垂直于纸面向里的磁场变小，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向里，根据安培定则可知线圈中的电流为顺时针方向，综上所述，线圈通过磁场区域的过程中，线圈中的感应电流先逆时针，后顺时针，AB错误；
CD．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图
结合楞次定律阻碍相对运动的推论，根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右，C正确，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．当小磁块在光滑的铜管P下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A错误；
B．由A选项分析可知，在铜管的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故B错误；
C．由
知重力的冲量为
由A选项分析可知，小磁铁在P中下落所用时间较长，故小磁铁在P中下落过程中，重力的冲量比在Q中的大，故C正确；
D．根据动能定理可知，因安培阻力，导致产生热能，则至底部时在P中的速度比在Q中的小，由
可知小磁铁落至底部时，在P中的动量比在Q中的小，故D错误。
故选C。
11．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。
12．A
【详解】
无论MN导线中的电流向上还是向下，导线M、N两侧的磁场对称，所以线圈中总磁通量不为零，当导线中的电流突然增大时，磁场增强，线圈中磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍线圈中原磁通量的增加，线圈有向右运动的趋势，线圈受力向右。
故选A。
13．AC
【详解】
AB．在S闭合瞬间，穿过两个线圈的磁通量变化相同，线圈中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B相吸，故A正确，B错误；
CD．在S断开瞬间，穿过两个线圈的磁通量变化相同，线圈中产生同方向的感应电流，同向电流相吸，则A、B 相吸，故C正确，D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】
AB．磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，阻碍磁铁的运动。同理，磁铁穿出螺线管时也会产生的感应电流也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，故A错误，B正确；
CD．对于小车上螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C正确，D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】
A．环在安培力与重力作用下处于静止状态，且安培力与磁场方向垂直，故最左侧一小段导线所受安培力如图所示
其余各部分受力类似，故安培力在水平方向的分力有使其沿半径方向缩小的趋势，A错误；
B．设安培力与竖直方向的夹角为，由平衡条件可得
由几何关系可得
环所在处的磁感应强度为
联立可解得环中电流的大小为
B正确；
C．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程穿过圆环的磁通量会发生变化，环中会产生感应电流，故环中电流会受影响，C错误；
D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，环中会产生感应电流，会受到向上的安培阻力作用，由于刚开始重力大于安培阻力，环做加速运动，由于速度增大感应电流增大、安培阻力增大，故加速度减小，到原来位置时受力平衡速度最大，由于惯性继续向下运动，安培阻力大于重力，做加速度增大的减速运动，D正确。
故选BD。
16．向上运动
【详解】
分析题意可知，是由于金属棒ab先动了以后有了感应电流，所以用右手定则；感应电流通过金属棒cd，金属棒cd受到磁场力才向右运动。cd因为有了电流才动，所以用左手定则。
先判断要使cd向右运动的电流方向，用左手定则；左手手心让磁感线穿过，即掌心向里，大拇指同运动方向（即向右），四指向上得出cd中电流方向由d到c。要cd棒中电流由d→c，则金属棒ab中产生的电流方向必须是由b到a。ab动了以后才有电，用右手定则；右手手心让磁感线穿过，即掌心向外，四指同电流方向（即向左）。大拇指朝上，得出ab应向上运动。
17．（1）向右偏转 （2）不偏转 （3）向右偏转 （4）向左偏转
【详解】
在图（a）中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转．在图（b）中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A中的电流产生的磁场竖直向上；
(1)将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；
(2)保持开关S闭合，线圈A放在B中不动时，穿过B的磁通量恒定不变，没有感应电流产生，电流表不偏转；
(3)保持开关S闭合，线圈A放在B中不动将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，A中的电流增大，所以A中的磁场增强，所以穿过B的磁通量增大，楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；
(4)线圈A放在B中不动，突然断开S，A中电流产生的磁场突然消失，故穿过B的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，电流表指针向左偏转。