鲁科版高中物理选择性必修第二册第2章第1节科学探究：感应电流的方向同步练习（word版含答案）

2019鲁科版高中物理选择性必修第二册 第2章第1节 科学探究：感应电流的方向 同步练习
一、单选题
1．金属圆环的圆心为O，金属棒Oa、Ob与金属环接触良好且可绕O在环上转动，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当外力使Oa顺时针方向加速转动时，在Oa追上Ob之前，Ob将(　　)
A．顺时针方向转动
B．逆时针方向转动
C．先顺时针方向转动，后逆时针方向转动
D．先逆时针方向转动，后顺时针方向转动
2．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬质细导线，做成半径为R的圆环，垂直圆环面的磁场充满其内接正方形，时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在到的时间内（　　）
A．圆环中的感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．圆环所受安培力大小除时刻为零外，其他时刻不为零
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中产生的热量为
3．如图所示，一通有恒定电流的无限长直导线固定在光滑水平面上，一质量为0.4kg的金属环，在该平面上以m/s、与导线成的初速度开始运动，在足够长的运动时间里（　　）
A．金属环中一直有顺时针的感应电流
B．金属环受到的安培力与运动方向相反
C．金属环中最多能产生0.8J的电能
D．金属环最多减少的动能为5.4J
4．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是（　　）
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由 d 到 c
C．c、d 之间的电压为
D．若想增加 c、d 之间的电势差，可以仅均匀增加送电线圈中的电流
5．如图，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心。OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻值是OP金属杆电阻值的一半。空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B；现使OM从OS位置以恒定的角速度顺时针转到OQ位置，则该过程中（　　）
A．MO两点的电压
B．MO两点的电压
C．回路中电流方向沿
D．回路中电流方向沿
6．在磁感应强度大小为的匀强磁场中，将一面积为S的闭合线圈由图示位置沿一边旋转180°的过程中，线圈中（　　）
A．磁通量的变化量为0 B．磁通量的变化量为
C．产生感应电流 D．没有感应电流
7．如图所示，边长为L的正方形区域内存在垂直水平面向下的匀强磁场该，区域左侧有一半径为R的金属线圈，。现让线圈沿光滑绝缘水平面以某一速度向右运动，在线圈从左侧进入磁场区域开始到从右侧完全离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．离开磁场时线圈有逆时针方向的电流
B．线圈的速度大小一直在变化
C．在进入磁场的过程中，线圈做减速运动，产生逆时针方向的电流
D．线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量一直在变化
8．如图是汽车速率计的基本结构示意图，其工作原理如下：速率计的转轴通过一系列传动装置与汽车驱动轮相连，速率计转轴的上端铆接了一个永久磁铁，永久磁铁上罩了一块铝片，铝片又固定在指针轴上。当永久磁铁随转轴旋转时，铝片与永久磁铁会发生相互作用产生转动并带动指针一起转动。根据以上材料判断，以下说法不正确的是（　　）
A．汽车匀速行驶时，铝片中没有电流
B．永磁铁转动方向与铝片转动方向相同
C．铝片总是阻碍永久磁铁转动
D．该速率计运用了电磁感应原理
9．如图所示，一条形磁铁平放在水平桌面上。一闭合线圈在竖直平面内，从条形磁铁探出桌面的一端的左上方竖直下落。开始时线圈平面垂直于磁铁。在线圈通过磁铁截面的过程中磁铁一直静止。下列说法正确的是（　　）
A．线圈在竖直平面内做自由落体运动
B．线圈中感应电流的方向不会变化
C．磁铁受桌面的支持力一直大于重力
D．磁铁受到桌面的摩擦力一直向左
10．有关电磁感应现象的下列说法中正确的是
A．感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反
B．穿过闭合回路的磁通量发生变化时不一定能产生感应电流
C．闭合线圈整个放在磁场中一定能产生感应电流
D．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化
11．“磁单极子”是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线的分布类似于点电荷的电场线分布.物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子，如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一．abcd为用超导材料制成的闭合回路，该回路旋转在防磁装置中，可认为不受周围其他磁场的作用．设想有一个S极磁单极子沿abcd的轴线从左向右穿过超导线圈，那么回路中可能发生的现象为(　　)
A．回路中无感应电流
B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流
C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流
D．回路中形成先abcda流向后adcba流向的感应电流
12．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法的是（电流方向判断均从左向右观察）（　　）
A．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针
B．无金属片通过时，按收线圈中感应电流的大小不变
C．有金属片通过时，按收线圈中感应电流的方向为顺时针
D．有金属片通过时，接收线圈中没有感应电流
二、多选题
13．如图所示，粗糙斜面的倾角＝37°，半径r＝0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场，一个刚性、单匝正方形线框bcd的bc边恰好与圆形磁场的直径重合．已知线框质量m＝0.2kg，电阻R＝0.25Ω，边长L＝1.2m，与斜面间的动摩擦因数＝0.5．从t＝0时起，磁场的磁感应强度按B＝2—（T）的规律变化，开始时线框静止在斜面上，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则
A．正方形线框运动前回路中电流大小为1A
B．线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小为0.6T
C．线框在斜面上可保持静止的时间为0.8πs
D．线框刚要运动时bc边受到的安培力大小为0.48N
14．如图所示，在国庆周年阅兵盛典上，我国预警机“空警”在天安门上空时机翼保持水平，以的速度自东向西飞行。该机的翼展（两翼尖之间的距离）为50m，北京地区地磁场的竖直分量方向向下，大小为，则（　　）
A．两翼尖之间的电势差为
B．两翼尖之间的电势差为
C．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高
D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
15．如图所示，面积大小为S的矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是（　　）
A．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小
B．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小Ф＝0
C．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝0
D．当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝2BS
16．研究发现，通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度与电流成正比、与距导线的距离成反比。如图所示，长直导线中通有竖直向上的电流I，其右侧有一个矩形线框，线框与导线始终在同一个平面内，下列说法正确的是（　　）
A．若I恒定，线框向上平动时，则线框中产生方向的感应电流
B．若I恒定，线框向右平动时，则线框中产生方向的感应电流
C．若线框固定，中的电流增大，则线框中产生方向的感应电流
D．若线框固定，中的电流减小，则线框中产生方向的感应电流
17．电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备．电子在两极间的环形真空室中，受到其他约束始终沿逆时针方向做圆周运动．上图为感应加速器的侧视图，下图是真空室的俯视图．上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈电流折大小、方向可以变化，所产生的感应电场使电子加速．若此时电磁铁中通有图示电流．则下列说法中正确的是（　　）
A．若电磁铁中电流减小，则电子被加速
B．若电磁铁中电流增大，则电子被加速
C．若电磁铁中电流反向，则电子一定被减速
D．若电磁铁中电流反向，且电流减小，则电子仍被加速
三、实验题
18．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A ④线圈B ⑤电键 ⑥滑动变阻器
请在实物图上连线_______________（图中已连好一根导线）．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
根据楞次定律，感应电流的磁通量总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，把aob和优弧ab构成的面积磁通量在增加，所以ob顺时针转动以阻止磁通量的增加，把aob和略
弧ab构成的平面磁通量在减少，所以ob顺时针方向转动以减少磁通量的减少，所以应选A
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据图像，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针方向，A错误；
B．由于圆环没有在磁场中，不受安培力，B错误；
C．由闭合电路欧姆定律得
又根据法拉第电磁感应定律得
正方形的边长
又根据电阻定律得
联立解得
C正确；
D．圆环中产生的热量为
D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A．金属环在沿导线方向运动时不产生感应电流，远离导线运动过程中穿过金属环的磁通量减小且直导线在其右侧产生的磁场方向竖直向下，由楞次定律可知，产生顺时针方向的感应电流，当垂直导线方向的速度减为零，最终金属环的运动状态为匀速沿导线运动，沿导线方向运动时穿过金属环的磁通量不变，无感应电流产生，故A错误；
B．金属环在沿导线方向运动时不产生感应电流，远离导线运动过程中产生感应电流，所以金属环受到的安培力的方向水平向左，故B错误；
CD．沿导线方向分速度为
根据动能定理解得
代入数值解得
故金属环动能减少量最多为5.4J，环中最多产生5.4J的电能，故C错误，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
AB．根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，故AB错误；
C．根据法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差为
电压取绝对值即可，故C正确；
D．若想增加 c、d 之间的电势差，可以增加送电线圈中的电流的变化率，选项D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
AB．导体棒MO转动切割磁感线，产生感应电动势，用右手定则可判断出M比O的电势高，由题意可知
MO相当于电源，MO两点的电压是外电压，等于OP杆两端的电压，由于OM金属杆的电阻值是OP金属杆电阻值的一半，则MO两点的电压为
故AB错误；
CD．由右手定则可知，M比O电势高，即电流流向是顺时针，即，故D正确，C错误。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
AB．将一面积为S的闭合线圈由图示位置沿一边旋转180°的过程中，线圈中磁通量的变化量为2BS，选项AB错误；
CD．因为穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中会产生感应电流，选项C正确，D错误。
故选C。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．离开磁场时，线圈中的磁通量在减少，根据楞次定律可知，线圈中产生了顺时针方向的电流，故A错误；
BD．线圈在完全进入磁场到离开磁场前，穿过线圈中的磁通量没有发生变化，不受安培力，合力为零，故这段时间线圈做匀速直线运动，故BD错误；
C．线圈进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的电流，根据左手定则可知，线圈受到了排斥的安培力，所以做减速运动，故C正确。
故选C。
8．A
【解析】
【详解】
当磁铁随转轴旋转时，在铝片中会产生感应电流（涡流），这时铝片与永久磁铁会发生相互作用（永久磁铁的磁场会对铝片上的感应电流有力的作用）而产生一个转动力矩，使指针转动。由于弹簧游丝弹力用的反力矩，最终两者平衡使得指针会稳定地指在某一个刻度上。在速率计表盘设计时，已确定了汽车实际速率与表盘刻度之间的关系。汽车运动越快，转轴旋转越快，指针偏转的角度就越大，从指针的示数就可知汽车的瞬时速率。
A．汽车匀速行驶时，永久磁铁仍随转轴旋转，铝片中仍有电流，故A错误，符合题意；
BCD．通过以上分析可知，该速率计运用了电磁感应原理，根据楞次定律可知，铝片总是阻碍永久磁铁转动，为了减小穿过铝片磁通量的变化，永磁铁转动方向与铝片转动方向相同，故BCD正确，不符合题意。
故选A。
9．C
【解析】
【详解】
A．线圈向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流产生，并阻碍线圈运动，则线圈做的不是自由落体运动，故A错误；
B．线圈向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向发生变化，故B错误；
C．线圈向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流产生，并阻碍线圈运动，即磁铁对线圈的作用力一直向上，根据牛顿第三定律，线圈对磁铁的作用力向下，则磁铁受桌面的支持力一直大于重力，故C正确；
D．线圈在桌面以上，线圈对磁铁的作用力方向是右下方，则磁铁受桌面的摩檫力向左，线圈在桌面以下，线圈对磁铁的作用力方向是左下方，则磁铁受桌面的摩檫力向右，故D错误。
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
A．根据楞次定律得知，当原来磁场的磁能量增加时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反，当原来磁场的磁能量减小时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，A错误；
B．根据感应电流产生的条件可知，当穿过闭合电路的磁能量发生变化时，电路中能产生感应电流，B错误；
C．当闭合线框放在变化的磁场中，不一定能产生感应电流．如果线圈与磁场平行时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不能产生感应电流，C错误；
D．根据楞次定律得知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化，D正确．
故选D.
【点睛】
根据楞次定律分析感应电流的磁场与原磁场方向的关系．当穿过闭合电路的磁能量发生变化时，电路中能产生感应电流．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时闭合电路中能产生感应电流．
11．C
【解析】
【详解】
有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，根据楞次定律，可知磁单极子穿入穿出超导回路时感应场方向始终向左，则回路中形成持续的adcba流向的感应电流，选C
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
AC．当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过右侧线圈的磁通量向右，且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针，故AC错误；
B．通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈中的磁通量均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B正确；
D．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故D错误；
故选B。
13．AC
【解析】
【详解】
A．由法拉第电磁感应定律有：
正方形线框中产生的感应电动势E=n△Φ/△t=
由题意可知n=1,△B/△t=2/π（T/s）
解得：E=0.25V
由闭合电路欧姆定律有：E=IR
解得：I=1A，故A正确；
B．对线框bc边处于磁场的部分受力分析如图所示，
设当线框恰好沿斜面向下运动时，磁场的磁感应强度为B；
安培力F=BI 2r
由力的平衡条件有：
mgsinθ=F+f=2BIr+μmgcosθ
解得：F=0.4N，B=0.4T，故B错误，D错误；
C．由B=2—t可得：
线框在斜面上可保持静止的时间为
t=0.8πs.故C正确；
故选AC．
点睛：由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，再根据闭合电路欧姆定律可求得电流大小；对线框受力分析，根据平衡条件可求得恰好静止时的安培力的大小、磁感应强度大小，再根据题中磁感应强度的变化规律可求得所用时间．
14．BC
【解析】
【详解】
AB．根据可得，两翼尖之间的电势差为
故B正确，A错误；
CD．由右手定则可知，电路中感应电动势方向自左向右，因飞机此时作为电源处理，故行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高，故C正确，D错误。
故选BC。
15．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小
故A正确；
B．当线圈绕转轴转过90°时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量Φ2=0，故B正确；
C．当线圈从图示位置转过180°，则穿过矩形线圈的磁通量是
穿过线圈的磁通量的变化量大小
故C错误；
D．当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔΦ=0，故D错误。
故选AB。
16．BD
【解析】
【详解】
A．若I恒定，线框向上平动时，穿过线圈的磁通量不变，则线框中无感应电流，选项A错误；
B．若I恒定，线框向右平动时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项B正确；
C．若线框固定，中的电流增大，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项C错误；
D．若线框固定，中的电流减小，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，则线框中产生方向的感应电流，选项D正确。
故选BD。
17．BD
【解析】
【详解】
若电磁铁中的电流减小，则由N极指向S极的磁感应强度也减小，由楞次定律感生电场产生的磁感应强度应阻碍磁感应强度的减小，所以感应电场为逆时针方向，即电流方向为逆时针，所以电子在逆时针方向的电场力作用下减速，故A错误； 若电磁铁中的电流增大，则由N极指向S极的磁感应强度也增大，由楞次定律感生电场产生的磁感应强度应阻碍磁感应强度的增大，所以感应电场为顺时针方向，即电流方向为顺时针，所以电子在顺时针方向的电场力作用下加速，故B正确； 若电磁铁中电流反向，但电变化未知，无法判断电子的运动状态，故C错误； 若电磁铁中电流反向，且电流减小，则磁感应强度方向反向且减小，则根据楞次定律感应电场产生的磁感应强度应该阻碍此时磁感应强度的减小，所以感应电场为顺时针，即电流方向为顺时针，所以电子仍被加速，故D正确；
18．
【解析】
【详解】
将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示：
【点睛】
本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．知道磁场方向或磁通量变化情况相反时，感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键．
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