2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第1节　科学探究_感应电流的方向

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2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
第2章　电磁感应及其应用
第1节　科学探究:感应电流的方向　　
基础过关练
题组一　实验:探究感应电流的方向
1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示方式连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。由此可以推断　 (　　)
A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
2.(2023福建福州联考)某同学在做“探究电磁感应现象规律的实验”中,选择了一个灵敏电流计G,在没有电流通过灵敏电流计时,电流计的指针恰好指在刻度盘中央,该同学先将灵敏电流计G连接在如图甲所示的电路中,电流计的指针如图甲所示。
甲
乙
丙
(1)为了探究电磁感应规律,该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联,如图乙所示。通过分析可知,图乙中条形磁铁的运动情况可能是　　　　。
A.静止不动　　B.向下插入　　C.向上拔出
(2)该同学又将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。电路连接好后,将A线圈插入B线圈中,此时合上开关,灵敏电流计的指针向左偏了一下。当滑动变阻器的滑片向　
　　　(选填“左”或“右”)滑动,可使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)通过本实验可以得出:感应电流产生的磁场,总是　　　　　　　　　　　。
题组二　楞次定律的理解和简单应用
3.关于楞次定律,下列说法正确的是 (　　)
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场的阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
4.(2023辽宁锦州联考)如图甲所示,竖直固定直导线中通以电流I,该电流随时间的变化规律如图乙所示,规定电流向上为正,导线附近的一闭合矩形金属线圈abcd与导线在同一平面,则在0~2t0这段时间内 (　　)
甲
乙
A.线圈中不会产生感应电流
B.线圈中会产生感应电流,且感应电流方向发生了变化
C.线圈中会产生感应电流,且感应电流方向始终为a→b→c→d→a
D.线圈中会产生感应电流,且感应电流方向先为a→b→c→d→a,然后变为a→d→c→b→a
题组三　对右手定则的理解与应用
5.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中运动的情境,其中能产生由a到b的感应电流的是 (　　)
6.(2022湖北十堰期末)图为地磁场磁感线的示意图,北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2。下列说法正确的是 (　　)
A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高
B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高
C.若飞机从南往北飞,φ1=φ2
D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高
题组四　楞次定律阻碍作用的表现
7.如图所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管横截面平行。当开关S接通瞬间,两铜环的运动情况是 (　　)
A.同时远离螺线管
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢,因电源正负极未知,无法具体判断
8.(2023江西宜春期中)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,图甲中箭头方向为电流正方向,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为FN,则 (　　)
甲
乙
A.t1时刻,FN>G,P有扩张的趋势
B.t2时刻,FN=G,此时穿过P的磁通量为0
C.t3时刻,FN=G,此时P中有感应电流
D.t4时刻,FN能力提升练
题组一　楞次定律的理解与应用
1.(2023四川泸州泸县五中月考)如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆,立在导轨上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是 (　　)
A.感应电流的方向始终是由P→Q
B.感应电流的方向始终是由Q→P
C.PQ受安培力的方向垂直杆向左
D.PQ受安培力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上
2.(2022湖北武汉期末)
如图,两根半径不同但同心的圆形导线A、B位于同一平面内,导线A的半径大于导线B的半径,在0~t1时间内,导线A中的电流i发生某种变化,使导线B中的感应电流总是沿逆时针方向,且导线B有扩张的趋势。设A环中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同,则电流i随时间t的变化图线可能是 (　　)
3.为了测量列车运行的速度和加速度的大小,可采用如图甲所示的装置,它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来,P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面,磁场垂直地面向下(如图乙),则在列车经过线圈的过程中,流经线圈的电流(　　)
A.始终沿逆时针方向
B.先沿逆时针,再沿顺时针方向
C.先沿顺时针,再沿逆时针方向
D.始终沿顺时针方向
4.(2023山东菏泽期中)如图所示,在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,给条形磁铁一竖直向上的初速度后,在条形磁铁向上运动的过程中,将会出现的情况是(重力加速度为g) (　　)
A.磁铁的加速度会大于g
B.两金属环将相互远离(不考虑金属环之间的作用)
C.俯视观察,左边金属圆环产生的感应电流沿顺时针方向
D.金属环对桌面的压力大于自身重力
5.(2021湖北鄂州期末)如图所示,A为水平放置的塑料圆盘,在其侧面均匀分布着许多负电荷。在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个可伸缩的金属圆环B,使B的环面水平且与A的盘面平行,其轴线与塑料圆盘A的轴线OO'重合。现在,若正在绕轴线OO'沿箭头所示方向转动的A由于某种原因逐渐停了下来,则这一过程中金属环B的面积S和丝线受到的拉力F的变化情况是 (　　)
A.S增大,F增大　　　　B.S增大,F减小
C.S减小,F减小　　　　D.S减小,F增大
题组二　三定则一定律的综合应用
6.(2022辽宁锦州黑山四中月考)如图所示,在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属轨道,轨道与轨道平面内的圆形线圈P相连,要使在同一平面内所包围的小闭合线圈Q内产生顺时针方向的感应电流,导线ab的运动情况可能是 (　　)
A.匀速向右运动　　　　B.加速向右运动
C.减速向右运动　　　　D.加速向左运动
7.(2023山东淄博四中月考)图中T是绕有两组线圈的闭合铁心,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动情况可能是 (　　)
A.向左匀速运动
B.向右匀速运动
C.向左匀加速运动
D.向右匀加速运动
题组三　从能量角度理解楞次定律
8.(2023山东青岛九校联盟期中)如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放,经过B、C到达最低处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静止,则磁铁 (　　)
A.从B到C的过程中,圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
B.摆到D处时,圆环给桌面的压力小于圆环自身受到的重力
C.从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向相同
D.在A、E两处的重力势能相等
9.
(2022辽宁丹东期末)如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在表面由非磁性材料制成的电子秤上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.磁铁的加速度恒定
B.磁铁的机械能减小
C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示
D.与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数减小
第2章　电磁感应及其应用
第1节　科学探究:感应电流的方向
基础过关练
1.B 3.A 4.C 5.A 6.A 7.A 8.C
1.B　滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,线圈A中电流减小,线圈B中的磁通量减小,闭合电路中产生感应电流,电流计指针向右偏转。由此可知,当线圈B中的磁通量减小时,电流计指针向右偏转。当线圈A向上拔出或断开开关时,线圈B中的磁通量均减小,电流计指针均向右偏转,选项B正确,A错误;滑动变阻器的滑片P向左或向右滑动时,线圈B中的磁通量均变化,电流计指针会发生偏转,C错误;由以上分析知,D错误。
2.答案　(1)C　(2)右　(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析　(1)根据图甲可知,电流从灵敏电流计的左接线柱流入,指针往右偏;由图乙可知,螺线管中的感应电流方向为逆时针方向(俯视),根据安培定则,螺线管中感应电流的磁场方向竖直向上,条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上,可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,可知穿过线圈的磁通量减少,所以条形磁铁的运动情况可能是向上拔出。故选C。
(2)合上开关后,灵敏电流计的指针向左偏了一下,说明B线圈中磁通量增加时,灵敏电流计指针左偏;现在要使灵敏电流计的指针向右偏转,因此穿过B线圈的磁通量应该减小,线圈A产生的磁感应强度应减小,即通过A的电流减小,由图丙可知,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电路中的电流减小,线圈A产生的磁感应强度减小,穿过线圈B的磁通量减小,灵敏电流计的指针会向右偏,故滑动变阻器的滑片应向右滑动。
(3)根据实验现象可知,感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3.A　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确;闭合电路的一部分导体在磁场中沿平行磁感线方向运动时,不受磁场的阻碍作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,选项D错误。
4.C　由图乙可知,0~2t0这段时间内,电流I先减小后反向增大,由安培定则知其右侧磁场先垂直向里减弱,后垂直向外增强,根据楞次定律知线圈中感应电流产生的磁场均为垂直向里,根据安培定则知线圈中感应电流为顺时针方向,即a→b→c→d→a。故选C。
5.A　由右手定则可判定A中电流由a到b,B中电流由b到a,C中电流由b到a,D中电流由b到a,故A正确。
6.A　我国处在北半球,当飞机在我国上空巡航高度不变时,由于北半球地磁场的竖直分量向下,若飞机从西往东飞行,由右手定则可知,感应电流从右方机翼流向左方机翼,感应电流指向电势升高的方向,故φ1>φ2;同理可得出飞机从东往西飞、从南往北飞、从北往南飞,φ1都比φ2高,故A正确,B、C、D错误。
7.A　当开关S接通瞬间,小铜环中磁通量从无到有,磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,则两环将向两侧运动,故A正确。
8.C　当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此穿过线圈P的磁通量增加,根据楞次定律可知线圈有收缩的趋势,线圈中产生逆时针方向的感应电流(从上向下看),由安培定则可判断,螺线管下端为N极,将线圈等效成小磁铁,N极向上,则t1时刻FN>G,故A错误;当螺线管中电流不变时,其形成磁场不变,穿过线圈P的磁通量不变,因此线圈中无感应电流产生,线圈和磁铁间无相互作用力,故t2时刻FN=G,但此时穿过P的磁通量不为0,故B错误;t3时刻,螺线管中电流为零,此时FN=G,但穿过线圈P的磁通量是变化的,此时线圈P中有感应电流,故C正确;t4时刻电流不变时,其形成磁场不变,穿过线圈P的磁通量不变,线圈中没有感应电流,此时FN=G,故D错误。故选C。
能力提升练
1.D 2.B 3.B 4.A 5.A 6.CD
7.C 8.C 9.B
1.D　在PQ杆滑动的过程中,△POQ的面积先增大,后减小,穿过△POQ的磁通量先增大后减小,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流的方向先是由P到Q,后是由Q到P,故A、B错误;由左手定则判断可知,PQ所受安培力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上,故D正确,C错误。
2.B　因为导线B有扩张的趋势,根据楞次定律可以判断,导线B中的磁通量减小,当导线B中的感应电流沿逆时针方向时,其磁通量应垂直于纸面向外且减小,再根据安培定则可以判断,导线A中的电流沿逆时针方向减小,即沿负方向减小。故选B。
3.B　列车带着磁体向右运动到线圈左边后,相当于线圈左边的一段导线向左切割磁感线,线圈中的感应电流沿逆时针方向;线圈离开磁场时,相当于线圈右边的一段导线向左切割磁感线,这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向,故线圈中的感应电流先沿逆时针方向,再沿顺时针方向,故选B。
4.A　条形磁铁向上运动,穿过两个圆环的磁通量减小,金属环中产生感应电流,金属环受到向上的安培力,而磁铁受到向下的安培力,所以在磁铁向上运动过程中加速度会大于g,金属环对桌面压力小于自身重力,故A正确,D错误;当给条形磁铁一竖直向上的初速度后,穿过两个圆环的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化,所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动,则知两圆环相互靠近,故B错误;穿过金属环的磁通量向上减小,根据楞次定律结合安培定则可知俯视观察时,左边金属圆环产生的感应电流沿逆时针方向,C错误。故选A。
5.A　塑料圆盘A绕其轴线OO'按箭头所示方向转动时,从上往下看,形成顺时针方向的环形电流,转速减慢到停下过程中,形成的环形电流减小,根据右手螺旋定则知,通过圆环B的磁通量向下且减小,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知圆环B的面积有扩张的趋势,且有向下运动的趋势,所以面积S增大,丝线的拉力增大,故A正确,B、C、D错误。
6.CD　要使Q中产生电流,P中的感应电流必须是变化的,导体ab必须做变速运动,故A项错误;若要Q中产生顺时针电流,由“增反减同”知,P中感应电流有两种情况:
→故C、D两项正确,B项错误。
7.C　若ab棒匀速移动,ab棒产生稳定的感应电动势,在右侧回路中产生稳定的感应电流,则右侧线圈中产生稳定的磁场,在左侧回路中不产生感应电流,故A、B错误;若导体棒ab向左加速移动,ab棒所在回路中的感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由a到b,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从上到下的磁场,则左侧线圈在从下到上且不断增强的磁场中,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电流计的电流方向从上到下,正好正向通过二极管,故C正确;若导体棒ab向右加速移动,ab棒所在回路中的感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由b到a,根据右手螺旋定则可知,在右侧线圈中产生从下到上的磁场,则左侧线圈在从上到下且不断增强的磁场中,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电流计的电流方向应该从下到上,但二极管反向电阻很大,因此左侧回路中无电流,故D错误。故选C。
8.C　磁铁从B到C的过程中,在圆环处的磁场方向向上且磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则可判断圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看),A错误;磁铁摆到D处时,圆环中产生的感应电流有阻碍磁通量增大的趋势,即有使圆环远离磁铁的趋势,故圆环给桌面的压力大于圆环自身受到的重力,B错误;由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向均向右,C正确;由于有部分机械能转化为电能,故磁铁在A、E两处的重力势能不相等,D错误。故选C。
9.B　根据“来拒去留”,可知条形磁铁受到斥力,磁铁加速下落时,斥力的大小是变化的,所以磁铁的加速度是变化的,A错误;斥力对条形磁铁做负功,磁铁的机械能减小,B正确;线圈所在处的磁场方向向下并且磁通量增大,根据“增反减同”,可知感应电流产生的磁场向上,根据安培定则可得线圈中产生逆时针方向(从上往下看)的感应电流,则通过电阻的电流方向与图中箭头所示的方向相反,C错误;根据牛顿第三定律可得,磁铁对线圈的力向下,与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数增大,D错误。故选B。
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