2.2感应电流的方向-楞次定律-课后练习（word 含答案）

2.2感应电流的方向——楞次定律
一、选择题（共14题）
1．如图所示，线圈abcd有一半在另一稍宽一些的回路ABCD内，两线圈彼此绝缘，当开关S闭合瞬间，则线圈abcd中（　　）
A．有感应电流产生 B．无感应电流产生
C．感应电流方向是a-d-c-b D．无法确定
2．在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列说法错误的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第据电磁感应现象自制了史上第一台发电机
C．法拉第提出的“场”的概念是其杰出贡献之一
D．楞次发现了电磁感应现象并总结出楞次定律
3．有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器．当手不停地前后摆动时，固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能．下列说法正确的是
A．该装置违反物理规律，不可能实现
B．此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢
C．在手摆动的过程中，电容器极板的电性不变
D．在手摆动的过程中，手臂受到的安培力方向交替变化
4．如图，把扁平状强磁铁的N极吸附在螺丝钉的后端，让其位于磁铁中心位置．取一节大容量干电池，让它正极朝下，把带上磁铁的螺丝钉的尖端吸附在电池正极的铁壳帽上．将导线的一端接到电池负极，另一端轻触磁铁的侧面．此时磁铁、螺丝钉和电源就构成了一个回路，螺丝钉就会转动，这就成了一个简单的“电动机”．设电源电动势为E，电路总电阻为R，则下列判断正确的是（ ）
A．螺丝钉能旋转起来，是因为电磁感应
B．电池输出的电功率等于线框旋转的机械功率
C．螺丝钉俯视逆时针快速转动
D．螺丝钉俯视顺时针快速转动
5．矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面内，ab边与MN平行，导线MN中通入由M到N的恒定电流I．当导线MN静止、导线框abcd向右运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．导线框abcd中有逆时针方向的感应电流，cd边受到向左的磁场力
B．导线框abcd中有逆时针方向的感应电流，cd边受到向右的磁场力
C．导线框abcd中有顺时针方向的感应电流，cd边受到向左的磁场力
D．导线框abcd中有顺时针方向的感应电流，cd边受到向右的磁场力
6．如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，条形磁铁落地用时t1，落地时速度为v1；开关S闭合时，条形磁铁落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是 （　　）
A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2
C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v2
7．在物理学发展中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　）
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系
B．法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流
D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反
8．如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。现将圆环由P处无初速释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处（图中未画出）。已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．位置P与Q可能在同一高度
B．感应电流方向始终逆时针
C．感应电流方向先逆时针后顺时针
D．圆环整体安培力先做负功后做正功
9．如图甲所示，金属圆环在垂直于环面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t按正弦规律变化，如图乙所示．已知磁场方向垂直于环面向里为正方向，则下列说法错误的是（　　）
A．时间内，环中感应电流沿顺时针
B．时刻，穿过圆环的磁通量为0，圆环中无感应电流
C．时间内，金属圆环出现两次收缩趋势，两次扩张趋势
D．时间内，环上某一段受到的安培力指向圆心
10．如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)．
①向右做匀速运动　②向左做减速运动　③向右做减速运动　④向右做加速运动
A．①② B．③④ C．②③ D．①④
11．如图所示装置中，ab、cd杆原来均静止，当ab杆在外力作用下向右加速运动，cd杆保持静止，忽略闭合铁芯漏磁，则下列说法不正确的是(　　 )
A．ab杆中感应电流方向是从a到b，a端电势高于b端
B．线圈L2的磁通量增大
C．cd杆中感应电流方向是从c到d
D．cd杆受到水平向右的安培力的作用
12．如图所示，两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下，并从两磁铁中间穿过.下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是
A．感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
B．感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
C．安培力方向一直竖直向上
D．安培力方向先竖直向上，后竖直向下
13．如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是( )
A．金属环C中无感应电流产生
B．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流
C．悬挂金属环C的竖直线拉力变大
D．金属环C仍能保持静止状态
14．如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕环心转动时，导体环A具有扩展趋势，则B的转动情况是（　　）
A．顺时针加速转动
B．顺时针减速转动
C．逆时针加速转动
D．逆时针减速转动
二、填空题
15．竖直放置的长直导线通以恒定电流 I，有一矩形线框与导线在同一平面内。在下列情况中，导线中的电流变大时线框中_______________产生感应电流。（选填 “会”或“不会”）
16．如图，条形磁铁自左向右穿过一个螺线管，磁铁进入螺线管过程，流过灵敏电流计的电流方向为____________，磁铁穿出螺线管过程，流过电流计的电流方向为____________．
17．如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，将磁铁插入螺线管的过程中穿过线圈的磁通量___（填“增大”、“减小”或“不变”），电流表指针将___（填“不动”或“偏转”）．
18．如图所示，ABDC是一环形导线，在C、D处用软导线与一直导线ab接通，环形区域存在一垂直纸面向里均匀减小的磁场，则直导线ab中电流方向为___________（选填“由a向b”或“由b向a”），放在ab下方的小磁针的___________极将转向纸外。
三、综合题
19．如图所示，条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？
20．如图所示，两平行金属导轨P、Q水平放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面，在两导轨之间连接一电阻R。当一根垂直于导轨的导体棒ab沿着导轨向右滑动时，棒ab中感应电流的方向是怎样的？请说明理由。
21．在某一生产铜线框的工厂流水线上，人们为了检测出个别未闭合的不合格线圈，通常将完全相同的铜线圈等距离排列在匀速运动的水平绝缘传送带上，然后让传送带通过一固定的、磁场方向垂直于传送带的匀强磁场区域，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。请根据上述原理，观察图中的第1～6个铜线圈，分析哪个或哪些线圈不合格，并说明判断理由。
22．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场区域，如图所示，从边进入磁场开始计时。
（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像；
（2）从进入到穿出磁场的过程中，请分析线框中产生感应电流的情况。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据右手螺旋定则可知，通电导线瞬间，左、右线圈的磁通量均增大，但abcd线圈的左边的磁场方向垂直纸面向里，右边的磁场方向垂直向外，且垂直向外的磁场较强．导致合磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知，线圈的感应电流方向都是顺时针方向，即a-b-c-d，故A正确，BCD错误．故选A．
2．D
【详解】
A．奥斯特通过奥斯特实验发现了电流的磁效应。A正确，不符合题意；
B．法拉第据电磁感应现象自制了史上第一台发电机，B正确，不符合题意；
C．法拉第提出的“场”的概念是其杰出贡献之一，C正确，不符合题意；
D．法拉第发现了电磁感应现象。D错误，符合题意。
故选D。
3．D
【详解】
在手摆动的过程中，线圈交替的进入或者出离磁场，使穿过线圈的磁通量发生变化，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；
此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，则电容器极板的电性不断改变，选项C错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，手臂受到的安培力方向交替变化，选项D正确；故选D.
4．D
【详解】
解：A、小磁铁产生的磁场方向为螺丝的下端向下流向磁铁，对螺丝的下端平台侧面分析，扁圆柱形磁铁上端为N极，下端为S极 周围磁感线由下往上斜穿入螺丝内部，由左手定则知螺丝钉俯视顺时针快速转动，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，不是电磁感应，故AC错误，D正确；
B、因为电源消耗的总功率一部分转化为内能，另一部分转化为动能，所以总功率大于热功率，故B错误；
故选D
5．D
【详解】
直导线中通有向上的电流，根据安培定则，知通过线框的磁场方向垂直纸面向里，当导线框abcd向右运动时，磁感应强度在减小，根据楞次定律，可知产生的感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则可知，cd边所受安培力方向水平向右，D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【详解】
开关S断开时，线圈中没有感应电流产生，不受安培力，则条形磁铁也不受安培力，所以磁铁自由下落，加速度为g；S闭合时，穿过线圈的磁通量在变化，将产生感应电流，根据楞次定律“来拒去留”可知，磁铁受到向上的安培力，合力小于重力，加速度小于g，所以下落时间延长，落地速度减小，即有t1＜t2，v1＞v2。
故选D。
7．A
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；
B．根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场的相似性，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分子电流假说，故B错误；
C．法拉第探究磁产生电的问题，发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流，而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流，故C错误；
D．楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D错误。
8．C
【详解】
A．圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，出现焦耳热，则环的重力势能会减小，因此Q不可能与P在同一高度，故A错误；
BC．根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增大，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减小，那么感应电流则先逆时针后顺时针，故B错误，C正确；
D．根据左手定则，结合感应电流方向先逆时针后顺时针，及磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，可知，安培力是阻碍环的运动，但不与运动方向相反，圆环整体安培力一直做负功，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
根据楞次定律，t1～t3时间内，环中感应电流方向一直沿顺时针方向，故A正确； t2时刻，穿过圆环的磁通量为0，但磁通量的变化率最大，所以圆环中感应电流为最大值，故B错误； 当磁感应强度增大时，根据楞次定律可知，金属环有收缩的趋势，当磁感应强度减小时，金属环有扩张趋势，从图象可以看出，0～t4时间内，金属环出现两次收缩趋势，两次扩张趋势，故C正确； t2～t3时间内穿过线圈的磁通量逐渐增大，环有收缩的趋势，环上某一段受到的安培力的方向一定指向圆心，故D正确．此题选择不正确的选项，故选B.
10．C
【详解】
导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管吸引．故①错误．导体棒ab向左做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从b→a，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相同，则线圈c被螺线管吸引．故②正确．导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相同，则线圈c被螺线管吸引．故③正确．导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相同反，则线圈c被螺线管排斥．故④错误．故选C．
11．A
【详解】
A、ab杆向右运动切割磁感线，根据右手定则知ab棒作为电源的电流流向为a到b，此方向为电源内部的流向，则a为电源负极，b为电源正极，a端电势低于b端；故A错误.
B、ab杆向右加速运动，由可知L1的电流逐渐增大，产生的磁场由安培定则可知向上增强，而忽略闭合铁芯漏磁，则穿过L2的磁通量向下逐渐增强；故B正确.
C、L2的磁通量向下逐渐增强，根据楞次定律知感应电流I2从c到d，故C正确.
D、感应电流I2从c到d，由左手定则知cd棒受到的安培力水平向右；故D正确.
本题选不正确的故选A.
12．BC
【详解】
AB．由图可知，磁感线由左向右，则中间磁感应强度最大，而向两边越来越小，故在线圈从高处下落过程中，穿过线圈的磁通量一直向右，且先增大后减小，则由楞次定律可知，感应电流先顺时针后逆时针，故B正确，A错误；
CD．产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动，故安培力一定一直竖直向上，故C正确，D错误．
13．BCD
【详解】
试题分析：由安培定则可判定“n”形产生的磁场，之后根据楞次定律来确定感应电流的方向，再根据左手定则，判断出安培力的方向，从而判断出金属线圈的受力与运动状况．
解：AB、根据安培定则知，弯曲成“n”形导线中电流的磁场方向为：垂直纸面向里，且大小增加．由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针，故A错误，B正确．
CD、根据左手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于直流电流过弯曲成“n”形导线，所以电流产生的磁场在“n”形范围内，上边的磁感应强度比较大，下边的磁感应强度比较小，所以金属环上边受到的安培力大于下边圆弧受到的安培力，因此合力的方向向下，导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故C正确，D正确．
故选BCD．
14．AC
【详解】
导体环A具有扩展趋势，B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，所以B环顺时针加速转动或逆时针加速转动，故选AC。
15．会
【详解】
导线中的电流变大时,穿过线圈的磁通量会增加，根据楞次定律可知，线框中会产生感应电流．
16． b→a； a→b；
【详解】
磁铁进入螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向右，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：b→a；同理，磁铁穿出螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向左，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：a→b；
17． 增大 偏转
【详解】
磁铁插入螺线管的过程中，通过闭合回路的磁通量增加，产生感应电流，则电流表指针发生偏转．
故答案为增大，偏转．
18． 由b向a N
【详解】
环形区域存在一垂直纸面向里均匀减小的磁场，则根据楞次定可知，环形区域产生顺时针方向的电流，即直导线ab中电流方向为由b向a，导线ab下面的磁场垂直纸面向外，则放在ab下方的小磁针的N极将转向纸外。
19．产生感应电流，方向在螺线管中由下到上
【详解】
当磁铁向左运动时，导致线圈的磁通量向下增大，感应电流的产生的磁场与它相反；据右手螺旋定则可知，螺线管产生感应电流，感应电流方向在螺线管中由下到上。
20．由b流向a；见解析
【详解】
棒ab中感应电流的方向由b流向a。已知原磁场的方向垂直于纸面向里，当棒ab向右滑动时，穿过闭合回路abPQ的磁通量增加。根据楞次定律可知，电路中产生的感应电流的磁场要阻碍该闭合回路中磁通量的增加，因此回路中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直于纸面向外，由安培定则可知，感应电流沿逆时针方向流动。
21．第三个不合格，理由见解析。
【详解】
当线圈通过磁场时，穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势，如果线圈是闭合的，线圈中出现感应电流，磁场会对感应电流施加安培力。由楞次定律可知:线圈进入磁场时，穿过线圈的磁通量变大，安培力阻碍磁通量变大，所以安培力方向与运动方向相反;线圈出磁场时，安培力阻碍磁通量变小，则安培力的方向仍与运动方向相反。所以线圈闭合，进入和离开磁场时，线圈中出现感应电流，受到安培力向左，所以线圈相对传送带向后滑动;若线圈不闭合，进入磁场时，线圈中没有感应电流，则相对传送带位置不变，从图中可以看出，第三个线圈是不合格的。
22．（1）；（2）线框进入磁场阶段，线框中产生逆时针方向的感应电流；线框在磁场中运动阶段，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，线框中产生顺时针方向的感应电流。
【详解】
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两边均在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．
（1）①线框进入磁场阶段：t为0～，线框进入磁场中的面积与时间成正比，即
S＝lvΔt1
故
Φ＝BS＝BlvΔt1
当Δt1＝时
Φ＝Bl2
②线框在磁场中运动阶段：t为～，线框中的磁通量为
Φ＝Bl2
保持不变，此过程
Δt2＝
③线框离开磁场阶段：t为～，线框中的磁通量均匀减小，
即
Φ＝Bl(l－vΔt3)＝Bl2－BlvΔt3
当t＝时
Δt3＝
Φ＝0
因此穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示．
（2）线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中产生逆时针方向的感应电流；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中产生顺时针方向的感应电流。