第1节 感应电流的方向
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分
选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个
选项中，只有一个选项正确，每小题4分，共40分）
1.下列说法正确的是( )
A．感应电流的磁场方向，总是与引起感应电流的磁场方向相反
B．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同
C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向
D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向
2.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图1所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈的感应电流是( ) 图1
A．先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流
B．先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流
C．顺时针方向持续流动的感应电流
D．逆时针方向持续流动的感应电流
3．飞机在一定高度水平飞行时，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，两机翼的两端点之间会有一定的电势差．若飞机在北半球水平飞行，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，则从飞行员的角度看( )
A．机翼左端的电势比右端的电势低
B．机翼左端的电势比右端的电势高
C．机翼左端的电势与右端的电势相等
D．以上情况都有可能
4.如图2所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中( )
图2
A．始终有感应电流自向流过电流表
B．始终有感应电流自向流过电流表
C．先有方向的感应电流，后有方向的感应电流
D．将不会产生感应电流
5.如图3所示，是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片自左向右滑行时，线框的运动情况是( )
图3
A．保持静止不动
B．逆时针转动
C．顺时针转动
D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向
6.如图4所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则( )
图4
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
7.电阻、电容与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，极朝下，如图5所示．现使磁铁开始自由下落，在极接近线圈上端的过程中，流过的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
图5
A．从到，上极板带正电
B．从到，下极板带正电
C．从到，下极板带负电
D．从到，下极板带正电
8.在水平地面附近有竖直向下的匀强电场和垂直于纸面水平向外的匀强磁场．有一质量很小的金属棒由水平静止状态释放，如图6所示，不计空气阻力，则( )
图6
A．棒的端先着地
B．棒的端先着地
C．棒的两端同时着地
D．无法判断
9.如图7所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力作用下加速上升的一段时间内，力做的功与安培力做的功的代数和等于( )
图7
A．棒的机械能增加量
B．棒的动能增加量
C．棒的重力势能增加量
D．电阻上放出的热量
10.(2010年高考课标全国卷)如图8所示，两个端面半径同为的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细棒水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为时铜棒中电动势大小为，下落距离为时电动势大小为.忽略涡流损耗和边缘效应．关于、的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是( )
图8
A．，端为正 B．，端为正
C．，端为正 D．，端为正
二、简答题（本题共5小题，共60分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（12分）如图9所示，两平行金属板水平放置，板间距离为，跟两板相连的导体构成一半径为的圆环．圆环内有如图9所示的磁感应强度随时间均匀减小的磁场．现欲使两金属板之间的一质量为、带电荷量为的颗粒，以竖直向上的加速度做匀加速直线运动，求：
图9
(1)颗粒所带的电性；
(2)磁场磁感应强度随时间变化的变化率．(已知重力加速度为)
12.（12分）匀强磁场的磁感应强度，磁场宽度，一正方形金属框边长，每边的电阻.金属框以的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图10所示．
图10
(1)画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流的图线．
(2)画出两端电压的图线．
13.（12分）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图11甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；当闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．然后按图乙所示，将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路．
图11
(1)S闭合后，将螺线管A(原线圈)插入螺线管B(副线圈)的过程中，电流表的指针将如何偏转？(2)线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？
(3)线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P 向左滑动时，电流表指针将如何偏转？
(4)线圈A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将如何偏转？
14.（12分）如图12所示，在两根平行长直导线中，通以同方向同大小的电流，导线框和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向怎样？
图12
15.（12分）如图13所示，用细线将一个闭合金属环悬于点，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，金属环的摆动会很快停下来．试解释这一现象．若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场，会有这种现象吗？
图13
第1节 感应电流的方向
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、简答题
11.
12.
13.
14.
15.
第1节 感应电流的方向 参考答案
一、选择题
1.D 解析：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，如果是因磁通量的减小而引起感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增大而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增大，A、B错误；楞次定律既可以判定闭合回路中感应电流的方向，也可以判定不闭合回路中感应电动势的方向，C错误，D正确．
2.C 解析：S磁单极子靠近超导线圈时，线圈中的磁场方向向上，磁通量增加，由楞次定律可以判断：从上向下看感应电流为顺时针方向；当S磁单极子远离超导线圈时，线圈中磁场方向向下，磁通量减小，感应电流方向仍为顺时针方向，C正确.
3.B 解析：地磁场的竖直分量方向竖直向下，运用右手定则，手心向上大拇指向前，四指指向左端，所以左端电势比右端电势高．
4.C 解析：当条形磁铁进入螺线管的时候，闭合线圈中向右的磁通量增加，有方向的感应电流；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中向右的磁通量减少，有方向的感应电流．
5.C 解析：根据图示电路，线框所处位置的磁场为水平方向的，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框的磁通量将减少．，为线圈平面与磁场方向的夹角，根据楞次定律，感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化，则线框只有顺时针旋转使 角增大，从而使穿过线圈的磁通量增加．则选项C正确．注意此题并不需要明确电源的极性．
6.D 解析：由楞次定律可判断，导线框进入磁场时，感应电流方向为，导线框离开磁场时，感应电流方向为，故A、B错误；根据楞次定律推广含义，感应电流总是阻碍导体和磁场间的相对运动，故进入和离开磁场时受到的安培力方向均是水平向左，故C错误，D正确．
7.D 解析：穿过线圈的磁场方向向下，磁铁接近时，线圈中磁通量增加，由楞次定律知，产生感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，流过的电流方向是从到，电势高于，故电容器下极板带正电，D正确．
8.A 解析：金属棒进入正交的电场与磁场区域后，做切割磁感线运动．根据右手定则，感应电动势的方向由端指向端，即端相当于电源的正极带正电，端相当于电源负极带负电．在电场中，端的正电荷受向下的电场力，端的负电荷受向上的电场力，因此端先着地．答案为A.
9.A 解析：棒受到重力、恒力和安培力的作用，由动能定理，得，即力做的功与安培力做的功代数和等于机械能的增加量，A对，B、C、D错．
10.D 解析：将立体图转化为平面图如图14所示，由几何关系计算有效切割长度
由机械能守恒定律计算切割速度，
即：，得，则：
， 图14
根据，，，可见.又根据右手定则判断电流方向从到，在电源内部，电流是负极流向正极的，所以选项D正确．
二、简答题
11.(1)正电 (2)
解析：(1)由楞次定律可判断出，上金属板为低电势，下金属板为高电势，即两板间产生了方向向上的匀强电场；又知颗粒有向上的加速度，说明颗粒受电场力向上，故颗粒带正电．
(2)设两金属板间产生的电势差为，则由法拉第电磁感应定律得：
由牛顿第二定律得：
解以上两式得：.
12.(1)图象如图16所示 （2）图象如图17所示
解析：线框的运动过程分为三个阶段：第一阶段相当于电源，为等效外电路；第二阶段和相当于开路时两并联的电源；第三阶段相当于电源，相当于外电路．如图15所示．
图15
在第一阶段，有，
感应电流方向沿逆时针方向，持续时间为.
两端的电压为.
在第二阶段，有，，.
在第三阶段，有.
感应电流方向为顺时针方向．
，.
规定逆时针方向为电流正方向，故图象和两端的图象分别如图16及图17所示．
图16 图17
13.(1)向右偏 (2)不偏转 (3)向右偏 (4)向左偏
解析：由甲图可知，电流从接线柱“＋”流入电流表时，指针向左偏转，则电流从接线柱“－”流入电流表时，指针将向右偏转．
(1)在乙图中，S闭合后，通电的线圈A相当于一根条形磁铁(S极在下，N极在上)，A插入B中时，穿过B的方向朝上的磁通量增加，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用安培定则可判断，B中感应电流从接线柱“－”流入电流表，电流表指针向右偏转．
(2)A在B中不动时，穿过B的磁通量(实际上是通电的A线圈的磁场)不变化，B中没有电流通过，这时电流表的指针不偏转．
(3)A在B中不动，当滑动变阻器的滑片向左滑动时，它的电阻减小，通过A的电流增大，磁场增强，穿过B的方向朝上的磁通量增大，根据楞次定律，B中感应电流的磁场方向朝下，运用安培定则，B中产生的感应电流从接线柱“－”流入电流表，电流表指针向右偏转．
(4)A在B中不动，突然切断S，B中方向朝上的磁通量突然消失，这时将发生电磁感应现象，B中感应电流的磁场方向应朝上，感应电流将从接线柱“＋”流入电流表，电流表指针将向左偏转．
14.始终是
解析：、产生的磁感线分布如图，线框在两电流中线的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面穿出，线框左移，磁通量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的方向就是.
当线框跨越两电流中线时，线框的合磁通量由穿出变为穿进，感应电流还是.
线框再左移，线框合磁通量穿入且增加，感应电流方向还是.
所以线框中感应电流方向始终是.
点评：先画出和产生的合磁感线的分布，如图18所示，注意合磁场的方向和大小情况． 图18
15.见解析
解析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生．根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象．还可以用能量守恒来解释：有电流产生，就一定有机械能向电能转化，金属环的机械能将不断减小．若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量不变化，无感应电流，不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来．
第2节 自感
第3节 自感现象的应用
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分
选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个
选项中，只有一个选项正确，每小题6分，共60分）
1.关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是( )
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
2.下列不属于自感现象的是( )
A．电焊机
B．拔下家用电器的电源插头看到电火花
C．大型电动机断开开关产生电弧火花
D．用高频交流电焊接自行车零件
3.人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器等．启动器的构造如图1所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个电容器C.现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是( )
图1
A．启动器两端A、B与启动器座接触不良
B．电容器C断路
C．电容器C击穿而短路
D．镇流器自感系数L太大
4.如图2所示，L是一个纯电感线圈，R为一个灯泡，下列说法中正确的是 ( )
图2
A．开关S闭合瞬间和断开瞬间，灯泡中都有从到b的电流通过
B．开关S闭合瞬间，灯泡中有从到b的电流通过，断开瞬间则为从b到
C．开关S闭合瞬间，灯泡中有从到b的电流通过，断开瞬间则没有电流通过
D．开关S闭合或断开瞬间，灯泡中都没有电流通过
5.如图3所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应( )
图3
A．先断开S1 B．先断开S2
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
6.如图4所示，L是电阻不计的自感线圈，C 是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是 ( )
图4
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D．由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电
7.如图5所示是日光灯电路图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )
图5
A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光
8.如图6所示，为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合．现突然断开，已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯的说法中正确的是( )
图6
A．亮度保持不变
B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭
C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度
D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度
9.如图7所示，多匝线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0，现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，以下说法中正确的是( ) 图7
A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零
B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终会小于I0
C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变
D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还是增大到2I0
10.(2010年高考江苏卷)如图8所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( )
图8
图9
二、简答题（本题共2小题，共40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（20分）在图10所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05 s，产生的感应电动势为180 V，可使氖管发光；如果电流在0.03 s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
图10
12.（20分）如图11所示，设电源的电动势为，内阻不计，L与R的电阻均为，两灯泡的电阻为.
图11
（1）求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
（2）画出断开S前后一段时间L1内电流随时间的变化规律．
第2节 自感
第3节 自感现象的应用
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、简答题
11.
12.
第2节 自感
第3节 自感现象的应用
参考答案
一、选择题
1.C 解析：线圈的自感系数由线圈本身的因素(如长度、面积、匝数等)决定．，而不是，C对，A、B错．线圈中电流减小时自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，电动势方向与原电流方向相反，D错．
2.D 解析：电焊时电流变化引起的自感现象产生电弧火花，使金属熔化，冷却后就融为一体了，故选项A属于自感现象；把电路中开关断开，就会在电路中产生自感电动势，使开关的闸刀与固定夹片之间的空气电离，产生电火花，故选项B、C属于自感现象．高频交流电焊接自行车零件是涡流的典型应用，D不属于自感现象．
3.C 解析：题目说镇流器无故障，故D项错误．日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选项C正确．
4.B 解析：在开关S闭合瞬间，灯泡中立即有从a到b的恒定电流通过，此时由于自感现象，通过线圈的电流是逐渐增加的．开关S断开瞬间，线圈中原来向右的电流突然减小，由于自感现象的存在，线圈将产生阻碍这一变化的自感电动势(在线圈中自左向右)，因此在线圈L和灯泡R形成的新的闭合回路中，有电流从灯泡的b端流向a端，所以正确选项为B.
5.B 解析： L自感系数很大，当开关S2闭合时若S1断开，则由于自感现象，L中可能产生很高的瞬时电压而烧坏电压表，故应先断开开关S2，后断开开关S1，在开关S2、S1均断开后拆除电表和电阻时，先拆除哪个都可以，故B选项正确．
6.A 解析：当S闭合瞬间，L内电流增大，产生的自感电动势的方向是由下指向上，使电容器充电，A板带正电，B板带负电，A项正确；当S保持闭合时，L的电阻为零，电容器两极板被短路，不带电，B项错误；当S断开瞬间，L内的电流减小，自感电动势的方向由上指向下，在L、C组成的回路中给电容器充电，使B板带正电，A板带负电，C项错误．
7.C 解析：当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光，选项A错误．当S1、S2接通，S3断开时，灯管两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误．当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误．只有当S1、S2接通，再断开S2，镇流器中产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使灯管内气体电离，日光灯正常发光，选项C正确．
8.C 解析： S断开前，L把a灯短路，加在c灯两端电压为电源电压，流过c灯电流是流过L电流的一半．当S断开的瞬时，L上的电流要减小，L上产生自感电动势阻碍电流的减小，所以开始时，通过c的电流是原来的2倍，比原来亮得多，随后电流逐渐减小，达到稳定后，c两端的电压又等于电源电压，所以亮度跟原来的一样，C正确．
9.D 解析：开关S闭合时，通过线圈L的电流发生变化，在线圈中产生自感电动势．自感电动势产生的效果是阻碍电流的变化，使电路中电流变化延缓，使电路中的电流不能突变，它不可能阻止电流的变化，也不可能使电流不变化，自感电动势本身就是以电流变化为存在基础的．
本题中，由于线圈L的存在，在S闭合后，电路中的电流不会在瞬间由I0变大到2I0，但随着S闭合后电路中电流变化率的减小，线圈L中自感电动势减小，并最终减小到零，电路中电流最终会增大到2I0.故选项D正确．
10.B 解析：开关闭合时，由于线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，路端电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡中的电流方向与原来相反，并逐渐减小到零，路端电压UAB逐渐减小到零，UAB为负值．A图象开关闭合时，UAB增大，不符合题意，错误；B图象电压UAB的变化规律符合题意，正确；C图象的电压UAB先增大后减小，且方向不变，错误；D图象在两过程中电压UAB始终为正，不正确．
二、简答题
11.
解析：由线圈自感电动势的大小公式得：
解方程组得：.
12.（1） （2）见解析
解析：（1）电路稳定工作时，由于两点的电势相等，导线上无电流流过．因此通过L的电流为
.
流过的电流为.
断开S的瞬间，由于线圈想要维持不变，而与组成闭合回路，因此通过的瞬时电流为．所以此时两端的电压为.
（2）断开S前，流过的电流为 不变．而断开S的瞬间，通过的电流突变为，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，图象如图12所示(为断开S的时刻)．
注：从开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．
图12
