2.2感应电流的方向——楞次定律 学科素养提升练（word解析版）

2.2感应电流的方向——楞次定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，铝环A用轻线静止悬挂于长直螺线管左侧，且与螺线管共轴，下列判断正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，环A将向右摆动
B．断开开关瞬间，环A的面积有收缩趋势
C．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流
D．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，环A将向右摆动
2．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b与电源、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中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流 B．线圈a对水平桌面的压力F不变
C．穿过线圈a的磁通量减小 D．线圈a有收缩的趋势
3．某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当轿厢坠落到图示位置时，关于该装置，以下说法正确的是（　　）
A．从下往上看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B．从下往上看，金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
C．金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用
D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势
4．如图所示，上下开口、内壁光滑的长铜管竖直放置。柱状小磁铁沿铜管的中心轴竖直放置，其下端与管上端开口齐平。让柱状小磁铁从静止开始下落，不计空气阻力。下列四幅图中，能正确描述柱状小磁铁在铜管中运动的速度大小v与时间t的关系的图像是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是（　　）
A．线圈1 B．线圈2 C．线圈3 D．线圈4
6．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是（　　）
A．电动机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能
B．电磁感应现象是奥斯特最先发现的
C．楞次最先发现了电流的磁效应
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
7．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN大小变化、摩擦力方向，及线圈是收缩或扩张趋势的正确判断是（　　）
A．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向先向左后向右，先有扩张趋势后有收缩趋势
B．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向先向右后向左，先有扩张趋势后有收缩趋势
C．FN先小于mg后大于mg，摩擦力方向一直向右，先有收缩趋势后有扩张趋势
D．FN先大于mg后小于mg，摩擦力方向一直向左，先有收缩趋势后有扩张趋势
8．如图甲所示，水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时（图甲中电流所示的方向为正方向），则（　　）
A． t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右
B．t2到t3时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向左
C．0到t2时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向也不变
D．t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变
9．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流I，在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　）
A．线圈1内磁场垂直纸面向里
B．线圈2中磁场垂直纸面向里
C．线圈3中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
D．线圈4中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
10．歼-20是我国研制的一款单座双发动机并具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的第四代战斗机，于2011年1月11日实现首飞，代表着中国高端技术发展，使得我国开始具备世界一流空军实力，能够和任何敌人进行同代同水平空中对抗。国庆阅兵时歼-20在天安门上空沿水平方向呼啸而过，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差，则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势（　　）
A．低 B．高 C．相等 D．以上情况都有可能
11．如图所示是电流表的内部结构，以下说法正确的是（　　）
A．为了测量电流时更加灵敏，框架应该用塑料框
B．因为磁场是辐向磁场所以框架在转动的过程中穿过框架的磁框架通量没有改变
C．框架在转动的过程中有感应电流产生，感应电流方向与外界的电流方向相反
D．电表在运输的过程中不需要做任何的处理
12．研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能，具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示，A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料正中央线圈的半径大于合金材料的半径，现对A进行加热，下列说法正确的是（　　）
A．B线圈有向左运动的趋势
B．B线圈有扩张的趋势
C．B线圈中感应电流产生的磁场阻止了B线圈内磁通量的增加
D．若从右向左看B中产生顺时针方向电流，则A左端是强磁性合金的N极
13．如图所示，竖直向下的匀强磁场中，有一个带铜轴的铜盘，用铜刷把盘缘和轴连接，外接一电流表，当铜盘按图示方向匀速转动时，则（　　）
A．电流表中有a→b的电流 B．电流表中有b→a的电流
C．穿过盘面的磁通量不变，不产生感应电流 D．盘中有从盘边缘向盘中心的电流
14．如图所示，长直导线MN中通有竖直向上的电流I，其附近有一个矩形线框ABCD，线框与导线始终在同一个平面内。则下列说法中正确的是（　　）
A．若I恒定，将矩形线框向右平移，线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
B．若I恒定，将导线MN向左平移，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
C．若使MN中的电流突然为零，线框内产生A→D→C→B→A方向的感应电流
D．若使MN中的电流突然反向，线框内产生A→B→C→D→A方向的感应电流
15．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．穿过线框的磁通量逐渐变小
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
二、解答题
16．如图所示，线圈静止，磁体按图示方向旋转，请用箭头标出图中4个线圈中产生的感应电流方向。如果没有感应电流则不用标箭头。
17．如图所示，在一根较长的铁钉上用漆包线绕出两个线圈A和B。将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行。试判断开关闭合的瞬间，小磁针N极的偏转情况，并用实验检验你的判断。
参考答案
1．C
【详解】
A．闭合开关瞬间，环A中磁通量增大，根据楞次定律，环将向左摆动。A错误；
B．断开开关瞬间，环A中磁通量减小，根据楞次定律，环将有扩展的趋势。B错误；
C．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，滑动变阻器的有效电阻增大，螺线管中电流减小，产生的向右的磁场减弱，根据楞次定律，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流。C正确；
D．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，滑动变阻器的有效电阻减小，螺线管中电流增大，产生的向右的磁场增强，根据楞次定律，环A将向左摆动。D错误。
故选C。
2．D
【详解】
AC．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加，根据楞次定律可以判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故AC错误；
B．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a有远离b的趋势，故线圈a对水平桌面的压力将增大，B错误；
D．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加，根据楞次定律的推广：“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
AB．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从下往上看是顺时针方向，B中中向上的磁场增强，感应电流的方向从下往上看是逆时针方向，AB错误；
C．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，C错误；
D．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
柱状小磁铁从静止开始下落，小磁铁下落过程中，铜管中产生感应电流，则小磁铁下落过程中受重力与安培力作用，速度越大，感应电流越大，安培力越大，小磁铁的合外力减小，做加速度减小的加速度运动，最终做匀速度直线运动，所以ABC错误；D正确；
故选D。
5．D
【详解】
AC．结合安培定则和磁场的矢量叠加可分析出，线圈1、3内的磁通量为零，当导线中电流增大时，线圈1、3内的磁通量仍为零，故无感应电流产生，故AC错误；
B．同理知线圈2内的磁场垂直纸面向外，当导线中电流增大时，线圈2内的磁通量垂直纸面向外增加，根据楞次定律可得线圈2中会产生顺时针方向的感应电流，故B错误；
D．同理知线圈4内的磁场垂直纸面向里，当导线中电流增大时，线圈4内的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律可得线圈4中会产生逆时针方向的感应电流，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置，故A错误；
B．电磁感应现象是法拉第最先发现的，故B错误；
C．奥斯特最先发现了电流的磁效应，故C错误；
D．电磁感应现象是闭合电路中产生了电流，是其他形式的能转化为电能，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，感应电流的磁场总要阻碍引起它的磁通量的变化，感应电流具有的以及消耗的能，必须从引起磁通量变化的外界获取，要在回路中维持一定的感应电流，外界必须消耗一定的能量，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
当磁铁向右运动时，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律的第二种描述：“来拒去留：可知，线圈有向下和向右的趋势；因此线圈受到的支持力先增大；同时运动趋势向右；当线圈离开时支持力小于重力，同时有向右运动的趋势，则全程所受的摩擦力一直向左；根据楞次定律的表述“增缩减扩”可知线框先有收缩趋势后有扩张趋势，故选D。
【点睛】
当回路中的磁通量发生变化时，感应电流的效果是阻碍原磁通量的变化。阻碍原磁通量的变化——“增反减同”
8．D
【详解】
A．t1到t2时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流减小，所以穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，故A错误；
B．同理t2到t3时间内，长直导线中的电流向下且增大，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故B错误；
C．同理0到t1时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为adcba，故0到t2时间内，线框内感应电流方向改变，故C错误；
D．t1到t2时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，t2到t3时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
AB．通电直导线周围的磁感应强度的方向满足右手螺旋定则，可知两条通电直导线在线圈1内激发的磁场的磁感应强度的方向是相反的，所以线圈1内的合场强为零；同理可知，两条通电直导线在线圈2内激发的磁场的磁感应强度的方向均是垂直纸面向外的，故A、B错误；
C．两条通电直导线在线圈3内激发的磁场的磁感应强度的方向是相反的，所以线圈3内的合场强为零；当电流在相同时间间隔内增加相同量时，线圈3内的合场强始终为零，所以线圈内没有感应电流，故C错误；
D．两条通电直导线在线圈4内激发的磁场的磁感应强度的方向均是垂直纸面向里的，当电流在相同时间间隔内增加相同量时，线圈4内的磁感应强度增大，由楞次定律可知线圈4中有逆时针方向的感应电流，由于水平面光滑绝缘，线圈将沿着对角线向外运动，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
当歼-20在天安门上空水平飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，则由右手定则可判定机翼左端的电势比右端的电势高。
故选B。
11．C
【详解】
A．电流表的内部线圈绕在闭合的铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，使得测量电流时更加灵敏，选项A错误；
B．因为磁场是辐向磁场，所以框架在转动的过程中线圈平面总是与磁场平行，则线圈转动过程中穿过框架的磁框架通量会发生改变，选项B错误；
C．框架在转动的过程中磁通量要发生改变，所以有感应电流产生；因为外界电流时线圈转动，而转动时又产生感应电流，分别根据左手定则和右手定则可知，感应电流方向与外界的电流方向相反，选项C正确；
D．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
AB．现对A进行加热，其磁感应强度增大，则通过B线圈的磁通量增大，由楞次定律可知B线圈一定有扩张的趋势，故A错误，B正确；
C．根据楞次定律可知B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加，但并不阻止，只是增加的缓慢而已，故C错误；
D．根据楞次定律可知，若从右向左看B中产生顺时针方向电流，则A左端是强磁性合金的S极，故D错误。
故选B。
13．BD
【详解】
题中情形可视为沿铜盘半径方向的一系列并联的细“铜棒”切割磁感线，由右手定则可知，盘中有从盘边缘向盘中心的电流，则电流表中有b→a的电流
故选BD。
14．AD
【详解】
A．若I恒定，根据右手螺旋定则可知，导线右侧磁场垂直纸面向里，且离导线越远磁场越弱，将矩形线框向右平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，A正确；
B．若I恒定，将导线MN向左平移，则穿过线框的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，B错误；
C．若使MN中的电流突然为零，则穿过线框的磁通量向里且减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框内产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，选项C错误；
D．若使MN中的电流突然反向，则穿过线框的磁通量由向里变为向外，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线框中产生的感应电流方向是A→B→C→D→A，D正确。
故选AD。
15．AB
【详解】
A．线框由静止释放，在下落过程中，因电流的磁场离导致越远，磁场越弱，则穿过线框的磁通量在减小，故A正确；
B．根据右手螺旋定则，可知直导线下方的磁场方向垂直纸面向里，线框由静止释放，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的方向为顺时针方向，方向不变，故B正确；
C．线框由静止释放，穿过线圈的磁通量减小，将产生感应电流，产生的感应电流会阻碍线框的运动，所以一定受到安培力的作用，即线框所受安培力的合力不为零，故C错误；
D．在下降的过程中，除重力做功以外，有安培力做功，产生热量，所以线框的机械能减小，故D错误。
故选AB。
16．见解析
【详解】
a．由图可知，左侧磁场向左，线圈方向相对于磁铁向下，则由右手定则可知，左侧电流向里，右侧电流向外；
b．此时导线运动方向和磁场方向平行，故没有感应电流；
c．左侧磁场向右，线圈相对磁场向下运动，由右手定则可知，左侧电流向外；
d．左侧磁场向右，线圈相对磁场向下运动，由右手定则可知，左侧电流向外；
感应电流的方向如图所示
17．小磁针N极向纸内偏转，S极向纸外偏转
【详解】
干电池通电的瞬间，铁钉上产生向右增加的磁场，根据楞次定律，线圈B中产生感应电流，电流的方向由C到D，根据安培定则，CD导线下方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸内偏转，S极向纸外偏转．