2.1科学探究：感应电流的方向 同步练习（Word版含答案）

2.1、科学探究：感应电流的方向
一、选择题（共16题）
1．根据楞次定律可知（　　）
A．感应电流的磁场总与原磁场方向相反
B．感应电流的磁场总与原磁场方向相同
C．穿过闭合导体回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D．穿过闭合导体回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
2．物理学的发展与完善对人类认识自然、推动社会发展起着极其重要的作用，在发展过程中，一些物理学家作出了巨大贡献，下列说法符合物理学史实的是（　　）
A．开普勒根据物理规律总结出了开普勒行星运动规律
B．伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了人类的科学思维方式和科学研究方法
C．牛顿被誉为第一个称量出地球质量的人
D．楞次总结出了计算感应电动势大小的公式
3．如图所示的四种情况中，满足磁铁与线圈相互排斥且通过R的感应电流方向从b到a的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁体从高处加速下落接近回路时（　　）
A．P、Q将互相靠拢
B．P、Q将互相远离
C．磁体的加速度一定大于g
D．磁体的加速度仍等于g
5．如图所示，一导体棒在匀强磁场中以速度v匀速运动，则关于导体棒各点电势高低的说法正确的是( )
A．上端电势最高 B．下端电势最高 C．中点电势最高 D．各点电势相同
6．如图所示，圆形导体线圈，平放在水平桌面上，在的正上方固定一竖直螺线管，二者轴线重合，螺线管与电源和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向上滑动，下列表述正确的是（　　）
A．线圈中电流将增加
B．线圈有收缩的趋势
C．穿过线圈的磁通量变小
D．线圈中将产生从上向下看逆时针方向的感应电流
7．如图甲所示，一半径为r的圆形匀强磁场区域内有一个边长为r的正方形线框，线框单位长度的电阻为R0，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，磁场方向垂直纸面向里时为正值，下列说法正确的是（　　）
A．线框中的感应电流沿顺时针方向
B．线框中产生的感应电流大小为
C．在t0~2t0时间内线框有收缩的趋势且每条边受到的安培力大小恒定
D．线框单位时间内产生的热量为J
8．某磁场磁感线如图所示，有铜盘自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，铜盘中的涡流方向是（　　）
A．始终顺时针 B．始终逆时针
C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针
9．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
10．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是（　　）
A．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0
B．将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0
C．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
D．将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
11．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b以同心O点共面放置，当a绕O点在其所在平面逆时针加速旋转时，则b中产生的感应电流方向是（　　）
A．顺时针，且b具有扩张趋势 B．顺时针，且b具有收缩趋势
C．逆时针，且b具有扩张趋势 D．逆时针，且b具有收缩趋势
12．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动，现蹄形磁铁逆时针转动（从上往下看），则矩形线圈中产生的磁感应电流情况和运动情况为（　　）
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈转动过程中，感应电流方向始终是d→c→b→a
D．线圈转动过程中，感应电流方向始终是a→b→c→d
13．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，电流方向如图，铜环R螺线管轴线下落，下落过程中环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上1、2、3三个位置，位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则（ ）
A．从上向下看，环经过位置1时，感应电流是逆时针的
B．从上向下看，环经过位置3时，感应电流是逆时针的
C．环在位置2时的加速度小于重力加速度
D．环在位置3的磁通量比在位置2时大
14．如图所示，线圈A与电源、开关相连。线圈B与电阻R连接成闭合电路。电键闭合、断开的瞬间，关于通过电阻R的电流方向判断正确的是（　　）
A．电键闭合瞬间，电流方向a到b
B．电键闭合瞬间，电流方向b到a
C．电键断开瞬间，电流方向a到b
D．电键断开瞬间，铁芯中磁感线沿顺时针方向
15．如图所示，弹性金属铜环A、B的面积相等(略大于磁铁的截面)，环A是闭合的，环B在底端有个小缺口，缺口处用绝缘物质密封，横梁可以绕中间的支点转动．开始时整个装置静止，用磁铁的任意一极分别去接近环A或B，则
A．靠近A时，A将后退且扩张
B．靠近A时，A将后退且收缩
C．靠近A或B时，相应的环中产生感应电动势
D．靠近A或B时，相应的环中一定产生感应电流
16．如图所示，A和B都是铝环，环A是闭合的，环B是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动．下列判断正确的是( )
A．用磁铁的N极靠近A环，A环会有顺时针方向的电流产生
B．用磁铁的N极靠近A环，A环会有逆时针方向的电流产生
C．用磁铁的N极靠近A环，A环会远离磁铁
D．用磁铁的N极靠近B环，B环会远离磁铁
二、填空题
17．一灵敏电流计，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，将磁铁从线圈上方插入或拔出，如图所示。请完成下列填空：
（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“极”或“极”）
（3）图（丙）中磁铁的运动方向是________ ；（填“向上”或“向下”）
（4）图（丁）中线圈从上向下看的电流方向是________。（填“顺时针”或“逆时针”）
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。
19．如图所示，单匝线圈ABCO面积为，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，方向沿x轴正方向，通过线圈的磁通量为______Wb；将线圈由图示位置绕z轴向下转过60，此时通过线圈的磁通量为_____Wb。
20．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有_________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流方向 ____________（填顺时针、逆时针）。
三、综合题
21．法拉第曾制作如图甲所示的圆盘发电机。金属圆盘的一部分在U形磁铁的N、S极之间，试判断当圆盘如图所示从上向下看逆时针旋转时，通过外电路电阻R上的电流方向。
22．如图甲，单匝线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直纸面向外。若已知线圈的面积S=0.1m2，磁场的磁感应强度B=1.5×102T。求：
(1)穿过该线圈的磁通量Φ；
(2)写出两种使该线圈中产生感应电流的方法；
(3)如图乙，判断线圈从位置1水平移到位置2的过程中磁通量如何变化，并在线圈上画出感应电流方向。
23．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。
24．在“探究楞次定律”的实验中，某同学记录了实验过程的三个情境图，其中有两个记录不全，请将其补充完整。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
AB．当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同。即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小。即感应电流的磁场一定是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故AB错误，
CD．当穿过回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。故C正确D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．开普勒根据第谷的天文观测数据总结出了开普勒行星运动规律，A项错误；
B．伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，B项正确；
C．卡文迪许被誉为第一个称量出地球质量的人，C项错误；
D．楞次总结出了判断感应电流方向的方法，D项错误。
故选B。
3．A
【详解】
CD.由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈时磁铁与线圈相互排斥，故选项CD错误；
由B图可知，当磁铁N极竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从a经过R到b．故B错误，A正确；故选A．
4．A
【详解】
AB．当条形磁体从上到下接近闭合回路时，穿过回路的磁通量在不断增加。根据楞次定律可知，感应电流所产生的效果总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化——增加，阻碍磁通量增加可以通过减小回路的面积来实现，故P、Q将互相靠拢，A正确，B错误；
CD．为了反抗磁体下落时磁通量的增加，根据“来拒去留”可知，感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力，使磁体下落的加速度小于g，C、D错误。
故选A。
5．A
【详解】
当导体棒向右运动时，由右手定则可知，导体棒的上端电势较高；选项A正确，BCD错误．
6．C
【详解】
当滑动触头P向上移动时电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流减小，b线圈产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小，根据楞次定律“增缩减扩”可知，线圈有扩张的趋势；根据b中的电流方向和安培定则可知b产生的磁场方向向下穿过线圈a，根据楞次定律，a中的感应电流的磁场要阻碍原来磁场的减小，故a的感应电流的磁场方向也向下，则线圈a中感应电流方向俯视应为顺时针，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．由楞次定律可判断出线框中产生的感应电流沿逆时针方向，A错误；
B．由题图乙可知，线框中磁感应强度变化率
产生的感应电动势
线框总电阻
R＝4rR0
线框中产生的感应电流大小为
B正确；
C．在t0~2t0时间内磁场的磁感应强度一直增强，线框有收缩的趋势，线框中的电流大小恒定，由F＝BIL得，线框每条边受到的安培力逐渐增大，C错误；
D．线框单位时间内产生的热量为
D错误。
故选B。
8．C
【详解】
在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量向上先增大后减小，A处落到中间处，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针。中间处落到B处，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针。即全过程中电流先顺时针再逆时针。
故选C。
9．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。
10．C
【详解】
AB．将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，AB错误；
C．根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），C正确；
D．磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
当带正电的绝缘圆环a逆时针加速旋转时，相当于逆时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内（金属圆环a内）有垂直纸面向外的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向外（因为向外的比向里的磁通量多，向外的是全部，向里的是部分）而且增大，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向里，磁场对电流的作用力向外，所以b中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，故A正确，BCD错误；故选A．
12．B
【详解】
AB、根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，故A错误，B正确；
CD、从图示位置磁铁开始转动时，线圈abcd中穿向纸面向里的磁通量增大，产生感应电流方向abcda，在磁铁不断转动的过程中，导致线圈abcd中磁通量一会儿正向穿过增大或减小，一会儿反向穿过增大或减小，所以感应电流的方向一定会发生改变，故CD错误；
故选B．
13．B
【详解】
A、B、铜环在位置1、3的磁场的方向相同，且磁通量在1的位置在增加，而在3的位置在减小，根据右手螺旋定则与楞次定律，可知，从上向下看，环经过位置1时，感应电流是顺时针；环经过们置3时，感应电流是逆时针，故A错误，B正确．C、感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因；当铜环经过1位置时，正在靠近螺线管，铜环受到的磁场力阻碍铜环靠近螺线管（来拒），则加速度a1＜g；当铜环经过位置3时，正在远离螺线管，铜环受到的磁场力阻碍铜环远离螺线管（去留），则加速度a3＜g；当铜环经过2位置时，环中磁通量最大，且运动方向与磁场平行，故不产生感应电流，则加速度a2=g．又由于从1位置经2位置到3位置的过程中，铜环的速度在逐渐增加，即v3＞v1，故铜环在3位置处所受磁场力比在1位置时所受磁场力大，故a1＞a3．综合考虑则有：a3＜a1＜a2=g．故C、D错误．故选B．
14．AD
【详解】
A．B．闭合K的瞬间，A线圈内部产生向上的磁场增加，则B线圈内部磁场向下增加，则感应电流的磁场向上，由安培定则可得感应电流由a到b，故A正确，B错误；
C．断开K的瞬间，A线圈内部向上的磁场减小，则B线圈内部磁场向下减小，则感应电流的磁场向下，由安培定则可得感应电流由b到a，故C错误；
D．电源为直流电源，电流方向不变，磁场方向不变，由安培定则可得铁芯中磁感线沿顺时针方向，故D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
试题分析：靠近A时，A中通过的磁通量是变化的，因为A又闭合，故A中产生感应电流，电流产生的磁场会阻碍磁铁的运动，所以A将后退，为了阻碍A中磁通量的增加，A会收缩，所以选项A错误，B正确；因为B环是断开的，故AB两环都会产生感应电动势，但B环中不会产生感应电流，选项C正确，D错误．
16．BC
【详解】
AB. 用N极接近环A时，向里的磁通量最大，所以A环中感应电流的磁场的方向向外，环A能产生逆时针的感应电流，，故A错误，B正确；
C. A环闭合，磁铁插向A环时，产生感应电流，环受力，A环会远离磁铁．故C正确；故D. B环不闭合，磁铁插向B环时，环内不产生感应电流，因此环不受到磁场的作用，横杆不转动，故D错误；
故选BC
17． 偏向正极 S极 向上 顺时针
【详解】
（1）根据楞次定律，螺线管上方为N极，由右手螺旋定则，螺线下方为等效电源正极，故灵敏电流计偏向正极；
（2）由灵敏电流计偏转可知，螺线管上方为等效电源为负极，根据右手螺旋定则，螺线管上方为S极，根据楞次定律，磁铁下方为S极；
（3）由灵敏电流计偏转可知，螺线管上方为等效电源为负极，根据右手螺旋定则，螺线管上方为S极，根据楞次定律，磁铁应向上动；
（4）根据楞次定律，螺线管上方为S极，由右手螺旋定则，螺线下方为等效电源负极，由楞次定律，故从上往下看，电流方向应为顺时针方向。
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． 0 0.3
【详解】
由于线圈与磁场平行，没有磁感线穿过线圈，故通过线圈的磁通量为0。
将线圈由图示位置绕z轴向下转过60，此时通过线圈的磁通量为
20． 收缩 顺时针
【详解】
由于金属棒ab向右运动，根据楞次定律判断可知abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，在圆环处产生垂直于纸面向里的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将产生顺时针方向的感应电流，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大。
21．向左
【详解】
金属圆盘在磁场中转动时，可以设想把圆盘分解成很多条沿圆盘半径方向的金属条组成，如图乙所示（图中只画出代表性的数条），当这些金属条随盘转动时都以O点为轴旋转切割磁感线，如在图乙所示时刻，金属条OA竖直向上切割磁感线，用右手定则可知OA中的感应电流方向是A流向O，这样感应电流通过搭放在圆盘边缘和金属转轴上的弹性金属片向左流过外电路电阻R。
22．(1)15Wb；(2)①逐渐增大磁场的磁感应强度，②使线圈以竖直向下的直径为轴转动；(3)
【详解】
(1)穿过该线圈的磁通量
=BS=1.5×102×0.1Wb=15Wb
(2)两种使线圈产生感应电流的方法：①逐渐增大磁场的磁感应强度；②使线圈以竖直向下的直径为轴转动
(3)线圈从位置1水平移到位置2的过程中磁通量逐渐减小，线圈上的感应电流方向如图所示
23．见解析
【解析】
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
24．
【详解】
由第一个图可知：当条形磁铁的N极插入线圈过程中，电流计的指针向右偏转，则有：线圈中向下的磁场增强，感应电流的磁场阻碍磁通量增加，感应电流的磁场方向向上，则指针向右偏，记录完整。
第二个图指针向左偏，说明感应电流的磁场方向向下，与磁铁在线圈中的磁场方向相反，则线圈中磁场增强，故磁铁向下运动，如图
第三个图指针向右偏，说明感应电流的磁场方向向上，与磁铁在线圈中的磁场方向相同，则线圈中磁场减弱，故磁铁向上运动，如图
答案第1页，共2页