2.1科学探究：感应电流的方向 同步训练（Word版含答案）

2.1科学探究：感应电流的方向
一、选择题（共15题）
1．如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈向下运动并始终保持水平．在位置Ⅱ，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，线圈下落过程中要经历Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置，如果从上往下观察，关于线圈中的感应电流方向的判断，正确的是（ ）
A．始终沿顺时针方向
B．始终沿逆时针方向
C．在Ⅱ上方时为顺时针方向
D．在Ⅱ下方时为顺时针方向
2．如图所示，光滑水平面内固定两根水平放置的长直平行导线、，两导线通以大小相同、方向如图的恒定电流，导线框和两导线在同一水平面内。开始时导线框靠近导线放置，则下列说法正确的是（　　）
A．仅稍增大导线中的电流，导线框一定向左运动
B．仅稍增大导线中的电流，导线框一定向右运动
C．仅稍减小导线中的电流，导线框一定向左运动
D．仅稍减小导线中的电流，导线框一定向左运动
3．如图所示，要使铜制线圈c中有顺时针方向（从左向右看）的感应电流产生且被螺线管排斥，则金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做的运动可能是（　　）
A．向右的匀速运动 B．向左的加速运动
C．向右的减速运动 D．向右的加速运动
4．如图所示，A，B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕中间竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是:
A．磁铁N极接近A环时，A环被吸引，
B．磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动
C．磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动
D．磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥
5．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,线圈中产生逆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
6．如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环，圆环所围面积为0.1m2，圆环电阻为0.2Ω。在第1s内圆环中的感应电流I从上往下看为顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(其中在4～5s的时间段呈直线)。则( )
A．在0～5s时间段，感应电流先减小再增大
B．在0～2s时间段感应电流沿顺时针方向，在2～5s时间段感应电流也沿顺时针方向
C．在0～5s时间段，圆环最大发热功率为5.0×10－4W
D．在0～2s时间段，通过圆环横截面的电荷量为5.0×10－1C
7．下列科学家对物理学发展所做贡献符合史实的是（　　）
A．库仑发现了点电荷间的作用规律，并提出了电场的概念
B．法拉第研究了感应电流产生的条件，并提出了法拉第电磁感应定律
C．德国科学家楞次通过分析大量实验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律
D．安培首先发现电流的磁效应现象，并提出了分子电流假说
8．如图所示，两个同心线圈A、B置于光滑水平桌面上，线圈A中通有逐渐增大的逆时针方向电流，则（　　）
A．线圈B将顺时针转动起来
B．线圈B将逆时针转动起来
C．线圈B中有逆时针方向的电流
D．线圈B将有沿半径方向扩张的趋势
9．如图甲所示，两匀强磁场B1和B2的方向均垂直纸面向里，其边界与固定的金属线圈的直径MN重合，磁感应强度B1和B2随时间的变化规律分别如图乙中的直线a和b所示。下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻金属线圈中无感应电流
B．0～t2时间内金属线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．0～t1时间内金属线圈受到向左的安培力
D．0～t2时间内金属线圈始终受到向右的安培力
10．两条相互平行的光滑金属导轨，距离为L，电阻不计。导轨内有一与水平面垂直向里的匀强磁场，导轨左侧接电容器C，电阻R1和R2，如图所示。垂直导轨且与导轨接触良好的金属杆AB以一定的速度向右匀速运动，某时刻开始做匀减速运动至速度为零后反向匀加速运动。在金属杆变速运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．R1中无电流通过 B．R1中电流一直从e流向a
C．R2中电流一直从a流向b D．R2中电流先从b流向a，后从a流向b
11．如图所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab上，挂有两个相同的金属环M和N．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确（　　）
A．两环静止不动 B．两环互相远离
C．两环互相靠近 D．两环同时向左运动
12．如图所示,光滑固定导轨水平放置,两根导体棒平行放置在导轨上,它们形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时,下列说法正确的（）
A．磁铁的加速度仍为重力加速度
B．磁铁的加速度大于重力加速度
C．将互相远离
D．将互相靠拢
13．如图所示，在一根软铁棒上绕有一个线圈，a、b是线圈的两端，a、b分别与平行导轨M、N相连，有匀强磁场与导轨面垂直，一根导体棒横放在两导轨上，要使a点的电势比b点的电势高，则导体棒在两根平行的导轨上应该（ ）
A．向左加速滑动 B．向左减速滑动
C．向右加速滑动 D．向右减速滑动
14．如图所示,竖直放置的线圈两端连接一只小灯泡构成回路,一块强磁铁从线圈上方某一高度由静止释放后从线圈中穿过,小灯泡会发光则
A．灯泡亮度与强磁铁释放高度无关
B．强磁铁下落的时间比没有线圈时长
C．强磁铁进入线圈时受到阻力一定比重力小
D．强磁铁进入与离开线圈时加速度方向可能相同
15．如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处由静止开始下落，最后落在水平地面上．磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触．若不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是
A．在磁铁下落的整个过程中，从上向下看圆环，圆环中的感应电流方向始终为逆时针
B．在磁铁下落的整个过程中，从上向下看圆环，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针
C．磁铁在整个下落过程中，圆环对它的作用力方向始终竖直向上
D．磁铁落地时的速率一定等于
二、填空题
16．将这只电流表接入图所示电路，在闭合开关S的瞬间，电流表指针向左偏，则电源的________端为正极（选填“A”、“B”）
17．在如图所示的实验装置中，已知灵敏电流计的电流从“＋”接线柱流入时指针从刻度盘正中间向右偏，从“—”接线柱流入时指针向左偏．（螺线管A线圈上端与左侧接线柱相连，线圈下端与右侧接线柱相连）
(1)合上S将线圈A插入B的过程中，电流表指针向____偏．
(2)合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向左移动时，电流表指针向____偏．
18．在图中虚线所围区域内有一个匀强磁场，方向垂直纸面向里，闭合矩形线圈abcd在磁场中做匀速运动，线圈平面始终与磁感线垂直，在图示位置时ab边所受磁场力的方向向上，那么整个线框正在向____方运动．
19．有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转；现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出：
（1）图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为________.（填“偏向正极”或“偏向负极”）
（2）图乙中磁铁下方的极性是______.（填“N极”或“S极”）
（3）图丙中磁铁的运动方向是______.（填“向上”或“向下”）
（4）图丁中线圈从上向下看电流方向是________.（填“顺时针”或“逆时针”）
三、综合题
20．如图所示，是矩形导线框abcd的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中，据此完成表内容。
序号 线圈的运动 线圈中是否有感应电流产生 感应电流的方向
1 将线框abcd向右匀减速平移
2 将线框abcd向纸面外平移
3 将线框abcd以ad为轴向外转动60°
21．如图甲所示，一正方形线圈的匝数为240匝，边长为a=0.5 m，对应的总电阻为2Ω，电阻R=1Ω并通过导线与线圈相连，线圈平面与匀强磁场垂直且固定，且一半处在磁场中，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化的关系如图乙所示，求：
（1）判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；
（2）6s内通过电阻R的电荷量；
（3）t=4s时线圈受到的安培力。
22．把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，一个线圈A连接电池与开关，另一个线圈B闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么 请作出解释。
23．磁感应强度为B的匀强磁场中，水平面内有一根弯成的金属线POQ，其所在平面与磁场垂直，如图所示，光滑长直导线MN与金属线紧密接触，起始时，且MN⊥OQ，所有导线单位长度电阻均为r，当MN以速度v，平行于OQ向右匀速滑动时，求：
（1）闭合电路aOb中感应电流的大小和方向；
（2）驱使MN作匀速运动的外力随时间变化的规律；
（3）整个回路上产生的热功率随时间变化的规律．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
解：在位置I到在Ⅱ上方过程时，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向斜向上，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿abcd方向．
在Ⅱ下方时，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向斜向下，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿abcd方向．
故均为逆时针方向；
故选B．
2．C
【详解】
A．仅稍增大导线中的电流，通过导线框的磁通量向里增加，根据楞次定律可判断出导线框向右运动，选项A错误；
B．仅稍增大导线中的电流，通过导线框的磁通量向里减小，根据楞次定律可知导线框向左运动，选项B错误；
CD．同理，仅稍减小导线中的电流，根据楞次定律可知导线框向左运动，仅稍减小导线中的电流，导线框向右运动，选项C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．导体棒ab向右匀速运动时，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，不会被螺线管排斥，A错误；
BD．导体棒ab向右或向左做加速运动时，ab中产生的感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，相当于螺线管靠近线圈c，根据“来拒去留”规律，螺线管与线圈c相互排斥；导体棒向左加速运动时，产生由b向a向上增加的电流，在螺线管中产生的磁场左端是N极，则穿过圆环的磁通量向左增加，根据楞次定律可知在圆环中产生顺时针方向（从左向右看）的感应电流，则B正确，D错误；
C．导体棒ab向右或向左做减速运动时，ab中产生的感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，相当于螺线管远离线圈c，根据“来拒去留”规律，螺线管与线圈c相互吸引，故C错误；
故选B。
4．D
【详解】
当磁铁靠近导体圆环A时，其磁通量变大，从而圆环A产生感应电流，又因为其处于磁场中,受到的安培力作用，由楞次定律可得安培力使圆环A远离磁铁，即被推开；若磁铁远离导致圆环A时，同理可分析圆环A靠近磁铁，，即被吸引．而对于圆环B，当磁铁靠近时，虽磁通量变大，有感应电动势，但由于不闭合，所以没有感应电流，则不受安培力作用．所以对于圆环B，无论靠近还是远离，都不会有远离与吸引等现象，故D正确，ABC错．
5．D
【详解】
A．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。
B．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，线圈中产生顺时方向的感应电流。故B错误。
CD．根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，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。
6．C
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
知磁感应强度的变化率越大，感应电流越大，由题图可得在0～5s时间段磁感应强度变化率先减小再增大，最后不变，且最大值为0.1，则最大感应电流
Im＝A＝0.05A
则在0～5s时间段，感应电流先减小再增大，最后不变，故A错误；
B．由题意知，在第1s内感应电流I沿顺时针方向，根据楞次定律知，磁场方向向上，结合题图乙知向上为正方向，在2～4s时间段，磁感应强度向上且减小，在4～5s时间段，磁感应强度向下且增大，则在2～5s时间段，感应磁场方向向上，感应电流沿逆时针方向，故B错误；
C．结合A中分析可知，在4～5s时间段，圆环内感应电流最大，发热功率最大，为
Pm＝R＝0.052×0.2W＝5.0×10－4W
故C正确；
D．在0～2 s时间段，通过圆环横截面的电荷量为
故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．库仑发现了点电荷的相互作用规律--库仑定律，法拉第提出了电场、电场线和磁场、磁感线的概念，故A错误；
B．法拉第研究了感应电流产生的条件，库柏和韦德提出了法拉第电磁感应定律。故B错误；
C．德国科学家楞次通过分析大量实验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律，故C正确；
D．奥斯特首先发现电流的磁效应现象，安培发现了磁场对电流的作用规律，并提出了分子电流假说，故D错误；
故选C。
8．D
【详解】
当线圈A中通有不断增大的逆时针方向的电流时，知穿过线圈B的磁通量垂直向外，且增大，根据楞次定律，线圈B产生顺时针方向的电流；根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加；由于没有使线圈转动的力存在，故线圈B不会转动。
故选D。
9．B
【详解】
AB．根据楞次定律，在0～t2时间内，B1在金属线圈中产生顺时针的感应电流I1，B2在金属线圈中产生逆时针的感应电流I2，根据图像，B2的变化率大比B1的变化率大，I2大于I1，总电流方向为逆时针，所以，在0～t2时间内，金属线圈中一直有感应电流，且方向一直沿逆时针方向，A错误，B正确；
CD．在 0～t1时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为
根据左手定则，安培力的方向向右
根据左手定则，安培力的方向向左
根据图像
解得
合力向右，0～t1时间内金属线圈受到的安培力向右；
在t1～t2时间内，左右两半部分线圈所受的安培力分别为
根据左手定则，安培力的方向向右
根据左手定则，安培力的方向向左
根据图像
解得
合力向左，在t1～t2时间内金属线圈受到的安培力向左；所以，在0～t2时间内，金属线圈受到的安培力先向右后向左，CD错误。
故选B。
10．B
【详解】
开始时，金属杆AB以一定的速度向右匀速运动，由感应电动势
E=BLv
电容器两端的带电量为
Q=CU=CBLv
由右手定则知，R2感应电流方向由a向b，故电容器的上极板带正电，开始做匀减速运动至速度为零的过程中，Q=CU=CBLv知，速度减小，极板带电量减小，有电流定义式：I＝q/t可知，R1中有电流通过，方向由e流向a，R2中电流从a流向b，故A错误；
反向匀加速运动过程中，由右手定则知，R2感应电流方向由b向a，电容器反向充电，流经R1电流方向由e流向a，故B正确，CD错误。
故选B。
11．C
【详解】
同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,知两线圈的运动情况是相互靠近,故C对；ABD错；
故选C
12．D
【详解】
当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用．故D正确，C错误．由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g．故AB错误；故选D．
13．CD
【详解】
试题分析：导体棒在导轨上做切割磁感线时会产生感应电动势，相当于电源，根据右手定则判断出感应电流的方向，确定出导体棒哪一端相当于电源的正极，哪一端电势较高．
解：A、B、当导体棒向左加速或减速滑动时，根据右手定则判断可知，导体棒产生向下的感应电流，其下端相当于电源的正极，电势较高，则b点的电势比a点的电势高，故A、B错误．
C、D、当导体棒向右加速或减速滑动时，根据右手定则判断可知，导体棒产生向上的感应电流，其上端相当于电源的正极，电势较高，则a点的电势比b点的电势高，故CD正确．
故选CD．
14．BD
【详解】
强磁铁释放的高度越高，则进入线圈时的速度越大，产生的感应电动势越大，灯泡越亮，选项A错误；强磁铁穿过线圈下落时要受到向上的磁场力作用，加速度与自由下落的加速度不同，强磁铁下落的时间比没有线圈时长，选项B正确；若强磁铁进入线圈时的速度较大，则受到的向上的磁场力可能比重力大，选项C错误；强磁铁进入与离开线圈时受到的向上的磁场力可能都小于重力，其加速度可能均向下，即加速度方向可能相同，选项D正确.
15．BC
【详解】
AB．由楞次定律分析感应电流的方向，当磁铁靠近圆环时，取圆环为研究对象，原磁场方向向下，磁通量增加，为阻碍磁通量增加，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可判断感应电流为逆时针方向．同理分析，当磁铁远离圆环时，感应电流为顺时针．故A不符合题意，B符合题意；
C．磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能，圆环对它的作用力做负功，所以作用力的方向始终竖直向上，C符合题意；
D. 因磁铁的机械能减少，所以落地时的速率小于，故D不符合题意．
16．A
【详解】
电流表左偏则说明电流由左端流入，开关闭合说明电流增大，则由楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相反，说明原磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，电流由上端流入；故A端为正极；
17．(1)右　(2)右
【详解】
试题分析：(1) 合上S将线圈A插入B的过程中，线圈B的磁通量增大，根据楞次定律阻碍磁通量的增大，分析线圈A的下端为N极，B要阻碍A向下，线圈B的感应电流在B的上端产生的磁场也是N极，根据右手安培定则判断电流方向为从“＋”接线柱流入灵敏电流计，所以指针右偏．
（2）合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向左移动时，使得A线圈的电流变大，磁场变强，B线圈的磁通量增大，变化情况与上面同，所以感应电流方向相同，指针仍向右偏．
18．右
【详解】
据题，ab边受到的磁场力的方向向上，根据左手定则判断出ab边中感应电流的方向为a→b，再由右手定则判断可知，abcd的运动情况是向右平动．若abcd向上或向下平动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流产生，ab边不受磁场力．
19． 偏向正极 S极 向上 顺时针
【详解】
（1）根据楞次定律可知，图甲中感应电流从正极流入电流计，则灵敏电流计指针的偏转方向为偏向正极；
（2）图乙中，感应电流从负极流入电流计，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性是S极；
（3）图丙中，感应电流从负极流入电流计，根据楞次定律可知，磁铁的运动方向是向上；
（4）图丁中，根据楞次定律可知，线圈从上向下看电流方向是顺时针方向。
20．1．将线框abcd向右匀减速平移，其磁通量减小，根据楞次定律，则产生逆时针方向感应电流；
2． 将线框abcd向纸面外平移，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；
3．将线框abcd以ad为轴向外转动60°，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；
21．（1）逆时针方向；（2）6C；（3）144N。
【详解】
（1）磁场在均匀地增加，由楞次定律可知：电流的方向为逆时针方向；
（2）根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势
E=n=n=3V
根据电路的串、并联关系知，总电阻为R =1.5Ω，由欧姆定律，干路电流
I干路＝＝2 A
则通过电阻R的电流为I=1 A，6s内通过电阻R的电荷量
q＝It＝6C
（3）安培力F＝nBI干路L，由题图乙可知：t＝4s时，B＝0.6T，有效长度为L＝a，代入数据，t=4s时线圈受到的安培力
F＝144N
答：（1）线圈中产生的感应电流的方向是逆时针；（2）6s内通过电阻R的电荷量为6C；（3）t=4s时线圈受到的安培力为144N。
22．当闭合开关时，A线圈接通瞬间，在铁环产生顺时针方向的磁场，使得穿过B的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生逆时针方向感应电流，电流稳定后穿过A、B的磁通量不再发生变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下随即复原；当开关断开，A线圈中的电流中断瞬间，使得穿过B的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生顺时针方向感应电流，小磁针会反向偏转，线圈A电流减为零后穿过A、B的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，小磁针偏转一下后随即复原。
23．（1），方向由ba；（2）（L0+vt）；（3）
【详解】
（1）设经过时间t，则b点到O点的距离为L0+vt，长直导线MN在回路中的长度为L0+vt，此时直导线产生的感应电动势为E=B（L0+vt）v，整个回路的电阻R=（2+）（L0+vt）r，闭合电路aOb中感应电流的大小
I===
由楞次定律可判定回路中电流的方向由ba．
（2）驱使MN作匀速运动的外力F大小等于安培力，则
F=BI（L0+vt）=（L0+vt）
（3）整个回路上产生的热功率
P=I2R=（2+）（L0+vt）r=
答：（1）闭合电路aOb中感应电流的大小为，方向由ba；（2）驱使MN作匀速运动的外力随时间变化的规律F=（L0+vt）；（3）整个回路上产生的热功率P=．
答案第1页，共2页