高二物理粤教版（2019）选择必修二2.1感应电流的方向 课时作业（含解析）

2.1感应电流的方向
一、单选题
1．在物理学发展史上，有许多科学家通过坚持不懈的努力，取得了辉煌的研究成果，下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因
B．牛顿发现了行星运动的规律，并通过实验测出了万有引力常量
C．安培发现电流的磁效应，这和他坚信电和磁之间一定存在着联系的哲学思想是分不开的
D．楞次引入电场线和磁感线的概念来描述电场和磁场，极大地促进了他对电磁现象的研究
2．如图所示，矩形线圈以ad和bc的中点连线为转动轴，在轴的两侧有磁感应强度大小相等、方向相反的两个有理想边界的匀强磁场。线圈由其平面垂直于磁场方向的位置开始匀速转动的过程中（　　）
A．感应电流方向先abcda，后adcba
B．感应电流方向先adcba，后abcda
C．感应电流方向始终为abcda
D．始终无感应电流
3．两根平行放置的长直绝缘导线M、N，通以同向等大的电流如图．在它们正中间放有一金属圆环，则可以使圆环中产生顺时针感应电流的是（ ）
A．M向右移动
B．N中电流增大
C．两电流同时等量增大
D．两电流同时反向
4．如图所示，AOC是光滑的金属导轨，电阻不计，AO沿竖直方向，OC沿水平方向；PQ是金属直杆，电阻为R，几乎竖直斜靠在导轨AO上，由静止开始在重力作用下运动，运动过程中P、Q端始终在金属导轨AOC上；空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆从开始滑动到P端滑到OC的过程中，PQ中感应电流的方向
A．始终是由P→Q B．始终是由Q→P
C．先是由P→Q，后是由Q→P D．先是由Q→P，后是由P→Q
5．关于楞次定律，下列说法中正确的是（　　）
A．感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
B．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
C．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
D．感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小无关
6．如图所示，一圆形金属环在通电直导线旁边，金属环与通电直导线在同一纸面内，电流方向如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．若金属环竖直向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B．若金属环竖直向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C．若金属环靠近导线，则环上的感应电流方向为逆时针方向
D．若金属环远离导线，则环上的感应电流方向为逆时针方向
7．两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与 l1重合，AD边与 l2重合，所有导线间彼此绝缘。若导线框 （　　）
A．沿AD方向平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流
B．沿AB方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
C．沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
D．沿AD方向平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右
8．如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则（　　）
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
二、多选题
9．如图所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁体的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中（　　）
A．磁体从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动
B．磁体在右侧远离铝环时，铝环向左摆动
C．磁体从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极
D．磁体在右侧远离铝环时，B端为S极
10．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是（　　）
A．安培发现了电流热效应的规律
B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
11．如图所示，在通电长直导线的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P。与线圈在同一平面内．下列说法正确的是（　　）
A．若中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流，线圈向右摆动
B．若中的电流减小，线圈中产生顺时针方向的电流，线圈向左摆动
C．若中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流，线圈向右摆动
D．若中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流，线圈向左摆动
12．如图所示，正方形金属线框abcd固定在光滑水平桌面上，线框正上方有一条形磁铁，下列说法正确的是（　　）
A．当磁铁向下靠近金属线框时，线框中产生adcba方向的感应电流，线框有扩大的趋势
B．当磁铁向下靠近金属线框时，线框中产生abcda方向的感应电流，线框有缩小的趋势
C．当磁铁水平向右运动时，线框中产生adcba方向的感应电流，线框有向右运动的趋势
D．当磁铁水平向右运动时，线框中产生abcda方向的感应电流，线框有向左运动的趋势
三、解答题
13．如图所示，一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱连接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，R为滑动变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关。则：
（1）在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？
（2）在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？
（3）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？
（4）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？
14．如图所示，在通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？
15．粒子加速器是借助于不同形态的电场，将带电粒子加速到高能量的电磁装置。粒子加速器可分为直线加速器和圆形加速器等类型。对于质量较小的电子，由于受到相对论效应的影响，回旋加速器就不适用了。加速电子可以用电子感应加速器。图是其结构图（上为侧视图，下为真空室俯视图），圆形电磁铁两极间有一环形真空室，在交变电流的激励下，两极间出现交变磁场，交变磁场又激发出感生电场。从电子枪射入真空室的电子在感生电场力和洛伦兹力的共同作用下，在真空室内做加速圆周运动，加速完成后，电子束被引离轨道进入靶室。图为一周期内磁场的变化情况，B为正时表示B的方向竖直向上。已知电子带负电，试简要分析在一周期内的哪段时间内，电子可被加速做圆周运动？
参考答案：
1．A
【详解】A．伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，故A正确；
B．开普勒发现了行星运动的规律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故B错误；
C．奥斯特发现电流的磁效应，这和他坚信电和磁之间一定存在着联系的哲学思想是分不开的，故C错误；
D．法拉第引入电场线和磁感线的概念来描述电场和磁场，极大地促进了他对电磁现象的研究，故D错误。
故选A。
【点睛】伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，开普勒发现了行星运动的规律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，牛顿发现了万有引力定律，奥斯特发现电流的磁效应，法拉第引入电场线和磁感线的概念来描述电场和磁场
2．D
【详解】由图示可知，线圈从图示位置匀速转动的过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，磁通量始终保持不变，因此在整个过程中没有感应电流产生，ABC错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量为零，当M向右移动时，导致穿过环的磁通量向里，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为逆时针，故A错误；
B．当增大N中的电流时，导致穿过环的磁通量向外，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为顺时针，故B正确；
C．当两电流同时等量增大，依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故C错误；
D．当两电流同时反向，但由于大小不变，位置也不变，因此穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故D错误．
4．C
【详解】在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大，后减小，穿过△POQ磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P．故ABD错误，C正确．故选C．
【点睛】在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大，后减小，穿过△POQ磁通量先增大，后减小，根据楞次定律判断感应电流方向．
5．A
【详解】感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。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。
故选A。
6．D
【详解】AB．若金属环竖直向上运动，穿过金属环的磁通量不变，则无感应电流，故AB错误；
CD．根据题意，由安培定则可知，穿过金属环的磁场为垂直纸面向外，若金属环靠近导线，磁感应强度变大，由楞次定律可知，环上的感应电流方向为顺时针方向；若金属环远离导线，磁感应强度变小，由楞次定律可知，环上的感应电流方向为逆时针方向，故C错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】A．沿AD方向平移，l2产生磁场大小不变，而l1产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向外逐渐增大，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生顺时针方向的感应电流，故A错误；
B．沿AB方向平移，l1产生磁场大小不变，而l2产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向里逐渐增大，穿过闭合电路的磁通量发生变化，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生逆时针方向的感应电流 ，故B错误；
C．沿AC方向平移，穿过闭合电路的磁通量不发生变化，一直为零，则导线框内无感应电流，故C错误；
D．沿AD方向平移，线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD处磁场垂直于纸面向里，由左手定则判断安培力的方向，l1对CD边的安培力垂直CD边向右，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】胶木盘A由静止开始绕其轴线按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．AC
【详解】AC．磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，故AC正确；
BD．当磁体在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为N极，故BD错误。
故选AC。
10．BD
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
【详解】焦耳发现了电流热效应的规律，故A错误；库仑总结出了点电荷间相互作用的规律，故B正确；奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故C错误；感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果，故D正确．所以BD正确，AC错误．
【点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
11．BC
【详解】A B．根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，AB中的电流减小，线圈中向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈将产生顺时针方向的电流；由于靠近导线磁场强些，根据左手定则，线圈左边受到导线的安培力较大且方向向左，线圉右边受安培力较小方向向右，线圈所受合力向左，因此，线框向左摆动，靠近AB直导线，故A错误，B正确；
C D．导线AB中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向，根据左手定则可知，由于靠近导线磁场强些，线圈左边受安培力较大且向右，线圈右侧受向左的安培力较小，因此线圈所受合力向右会远离AB直导线，向右运动．故D错误，C正确。
故选BC。
12．BC
【详解】AB．当磁铁向下靠近金属线框时，通过线框向上的磁感线在增加，根据楞次定律“增反减同”，线框中感应电流磁场应向下，由安培定则，线框中产生abcda方向的感应电流，再由楞次定律的推论“增缩减扩”可知线框有缩小的趋势，故A错误，B正确；
CD．当磁铁水平向右运动时，通过线框向上的磁感线在减少，根据楞次定律“增反减同”，线框中感应电流磁场应向上，由安培定则，线框中产生adcba方向的感应电流，再由楞次定律的推论“来拒去留”可知线框有向右运动的趋势，故C正确，D错误。
故选BC。
13．（1）向右；（2）向右；（3）向左；（4）向右
【详解】（1）在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动；
（2）在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动；
（3）在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时，接入电路的电阻增大，电流减小，线圈M中的磁场减弱，通过金属环N的磁通量减小，相当于线圈M向金属环N远离，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向左运动；
（4）在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时，接入电路的电阻减小，电流增大，线圈M中的磁场增强，通过金属环N的磁通量增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动。
14．向左移动
【详解】选择矩形线圈为研究对象，画出通电直导线一侧的磁感线分布图（图），磁感线方向垂直纸面向里，用“×”表示。已知矩形线圈中感应电流的方向是，根据右手螺旋定则，感应电流的磁场方向是垂直纸面向外的（即指向读者的，用矩形中心的圆点“·”表示）。根据楞次定律，感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的。现在已经判明感应电流的磁场从纸面内向外指向读者，是跟原来磁场的方向相反的。因此线圈移动时通过它的磁通量一定是在增大。这说明线圈在向左移动。
15．第一个时间内
【详解】由楞次定律可知，在第一个和第四个时间内，感生电场的方向为顺时针方向，电子受力方向为逆时针方向，可被加速；
由左手定则可知，只有磁场方向向上时，电子所受洛伦兹力才指向圆心，充当向心力，所以只有第一个时间内，电子可被加速做圆周运动。