同步课时精练(四)2.1 科学探究:感应电流的方向(后附解析)
一、单选题
1.如图所示一正方形线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,时刻磁场的方向垂直线圈平面向里,则下列判断正确的是( )
A.时线圈中的电流方向发生变化
B.0~2s内线圈中磁通量的变化量为零
C.1~2s内线圈中电流方向为顺时针方向
D.在第3s末线圈中的感应电动势等于零
2.下列各组物理量中全部属于标量的是( )
A.力、时间 B.电流强度、磁通量
C.电场强度、电势 D.质量、位移
3.某磁场的磁感线如图所示,有一闭合铝线圈自图示位置A落至位置B,在下落的过程中,自上向下看,铝线圈中的感应电流方向是( )
A.先顺时针方向,再逆时针方向
B.先逆时针方向,再顺时针方向
C.始终顺时针方向
D.始终逆时针方向
4.如图所示,在光滑绝缘的水平桌面上放一弹性闭合导体环,在导体环轴线上方有一条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断中正确的是( )
A.导体环有收缩趋势
B.通过导体环的磁通量保持不变
C.导体环对桌面的压力小于重力
D.导体环中产生顺时针方向的感应电流
5.在物理兴趣小组的活动中,某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上,铝板可以绕O点自由摆动,如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动(与铝板始终不相碰),若空气流动对铝板的影响可忽略不计,则下列对这个实验结果的判断,正确的是( )
A.铝板内不会产生感应电动势
B.铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流
C.铝板可以在安培力的作用下摆动起来
D.铝板始终保持静止不动
6.如图所示,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴OO′,并位于其左侧,若变阻器滑片P向左移动,下列说法正确的是( )
A.金属环A将向左运动且有收缩趋势
B.金属环A将向右运动且有收缩趋势
C.金属环A将向左运动且有扩张趋势
D.金属环A将向右运动且有扩张趋势
7.磁悬浮高速列车在我国上海、青岛已投入正式运行。如图是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,且N极朝上,B是用超导材料制成的超导圆环。在超导圆环B进入磁场中,则( )
A.B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流消失
B.B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流仍存在
C.B中感应电流的方向如图俯视为逆时针方向
D.B悬浮时感应电流产生的磁场方向与圆柱形磁铁A上端的磁场方向一致
8.如图所示,绝缘水平面上有一固定的金属圆环,在其直径两侧加上垂直圆环的大小相等、方向相反的匀强磁场和。下列说法正确的是( )
A.仅增大,圆环的电流沿顺时针方向
B.仅增大,圆环的电流沿逆时针方向
C.同时以相同的变化率增大和时,圆环的电流沿逆时针方向
D.同时以相同的变化率减小和时,圆环的电流为零
9.如图所示,虚线为矩形线圈的对称轴,在其左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,右侧没有磁场。从上往下看,矩形线圈绕其对称轴逆时针匀速转动,以abcd为线圈中感应电流的正方向,则从图示位置开始一个周期内线圈中感应电流随时间变化的图像可能为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
10.一通电长直导线和矩形导线框放置于粗糙水平桌面上,当直导线通以如图所示电流时,下面说法正确的是( )
A.当直导线电流增大时,线框中感应电流方向为
B.保持直导线电流不变,以边为轴转动过程中线框中电流方向为
C.保持直导线电流不变,线框平行直导线在水平面内向上移动,线框中无感应电流
D.当直导线电流增大时,直导线受到向右的摩擦力
11.如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管端流入为正,以下说法正确的是( )
A.从上往下看,内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B.末圆环对桌面的压力等于圆环的重力
C.内圆环面积有扩张的趋势
D.内和内圆环中的感应电流方向相反
12.近几年,许多品牌手机推出无线充电功能,最方便的应用场景之一,是在家用汽车上实现手机无线充电。如图所示为手机无线充电的工作原理示意图,其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈,若在充电基座内的输电线圈中通入方向由b经线圈到a,且正在变大的电流,在手机受电线圈中接一个电阻,则( )
A.受电线圈中,通过电阻的电流方向由c到d
B.受电线圈中,通过电阻的电流方向由d到c
C.受电线圈与送电线圈相互吸引
D.受电线圈与送电线圈相互排斥
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,当S接通或断开时,线圈A、B中分别产生了什么方向的感应电流?
15.如图所示,有一个导电线圈从条形磁铁正上方下落,依次经过a、b、c三个位置。请用楞次定律判断,在经过a、b、c三个位置时线圈中感应电流的方向。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
解析:A.根据楞次定律及安培定律可知,在0~2s内,线圈中产生的感应电流为顺时针方向,电流方向不变,A错误;
B.0~2s内线圈中磁通量的变化量不为零,B错误;
C.根据楞次定律及安培定律可知,在0~2s内,线圈中产生的感应电流为顺时针方向,C正确;
D.根据楞次定律及安培定律可知,在2~4s内,线圈中产生的感应电流为逆时针方向,感应电动势不为零,D错误;
答案:C。
2.B
解析:力、电场强度和位移都是矢量;而时间、磁通量、电势和质量都是只有大小无方向的物理量,是标量;电流强度虽然有方向,但不满足平行四边形法则,则是标量。
答案:B。
3.A
解析: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. 中间位置处落到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。 由以上的分析可知,A正确,BCD错误 。
4.A
解析:ABC.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,穿过导体环的磁通量增大,根据楞次定律可知导体环产生的感应电流所受的安培力将使导体环有收缩趋势和远离磁铁的趋势,则导体环对桌面的压力大于重力,故A正确,BC错误;
D.由于磁铁的极性未知,所以无法判断导体环中感应电流的方向,故D错误。
答案:A。
5.C
解析:A.当条形磁铁靠近和远离铝板时,铝板切割磁感线,产生感应电动势,故A错误;
B.因铝板各部分切割磁感线的密集程度不同,磁通量的改变量不同,故各部分产生的感应电动势不同,由此能产生感应电流,B错误;
CD.铝板产生感应电流后,可安培力的作用下摆动起来,故C正确,D错误;
答案:C。
6.A
解析:变阻器滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反,故相互排斥,则金属环A将向左运动,因磁通量增大,金属环A有收缩趋势。
答案:A。
7.B
解析:AB.在超导圆环B进入磁场的过程中,根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流,而因为B是超导体没有电阻,故即使B稳定后电磁感应现象消失,B中的电流也不会消失,选项A错误,B正确;
CD.根据楞次定律可知,圆柱形磁铁的N极朝上,放入线圈时,线圈中的磁通量向上增大,则感应电流的磁场应向下,B中感应电流方向从上向下俯视看应为顺时针,选项CD错误。
答案:B。
8.D
解析:A.根据楞次定律可知,仅增大,磁通量向里面增加,根据增反减同,感应电流产生的磁场方向向外,根据右手定则,圆环的电流沿逆时针方向,所以A错误;
B.根据楞次定律可知,仅增大,磁通量向外面增加,根据增反减同,感应电流产生的磁场方向向里,根据右手定则,圆环的电流沿顺时针方向,所以B错误;
CD.同时以相同的变化率增大和时,由于圆环内总的磁通量保持不变总是为0,所以圆环的电流为0,所以C错误;D正确;
答案:D。
9.A
解析:BD.在时间内,边切割磁感线,感应电流沿方向且在增大,故BD错误;
AC.在时间内,边切割磁感线,感应电流仍沿方向且在减小,故A正确,C错误。
答案:A。
10.CD
解析:A.当直导线电流增大时,线框中磁通量垂直纸面向里的增加,根据楞次定律,可知线框中感应电流方向为ADCBA。故A错误;
B.保持直导线电流不变,以边为轴转动过程中线框中磁通量垂直纸面向里的减小,根据楞次定律,可知线框中感应电流方向为ABCDA。故B错误;
C.保持直导线电流不变,线框平行直导线在水平面内向上移动,线框磁通量不变,故无感应电流。故C正确;
D.当直导线电流增大时,根据楞次定律,可知直导线有向左运动的趋势,故直导线受到向右的摩擦力。故D正确。
答案:CD。
11.BD
解析:A.螺线管中的电流正向增加,根据安培定则可知螺线管在圆环处产生的磁场向上增加,再根据楞次定律可以判断圆环产生的感应磁场需要阻碍自身磁通量的变化,圆环中的感应电流沿顺时针方向。故A错误;
B.根据图像可知1s末电流的变化率为0,则螺线管在圆环处产生的磁场的变化率为0,圆环产生的感应电动势
故没有感应电流,也不受安培力作用,圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B正确;
C.根据楞次定律的原理可知,圆环符合“增缩减扩”,圆环磁通量增加,故圆环面积有收缩的趋势,故C错误;
D.内螺线管在圆环中产生的磁场为向上增加,由楞次定律,对应的感应电流产生的磁场方向向下,所以感应电流方向为顺时针;螺线管在圆环中产生的磁场为向下增加,根据楞次定律对应的感应电流产生的磁场向上,所以感应电流方向为逆时针,D正确。
答案:BD。
12.AD
解析:AB.根据安培定则,输电线圈电流产生的磁场方向向上,且正在增大,根据楞次定律,受电线圈感应电流由上向下看为顺时针方向,通过电阻的电流方向由c到d,故A正确,B错误;
CD.受电线圈与送电线圈电流方向相反,相互排斥,故C错误,D正确。
答案:AD。
13.(1)向右;(2)向右;(3)向左;(4)向右
解析:(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.见解析
解析:当S接通时,中间线圈产生从右向左的磁场,根据楞次定律和安培定则,则线圈A中感应电流从右向左流过电流计,同理B中感应电流也从右向左流过电流计。
当S断开时,从右向左的磁场突然减小,根据楞次定律和安培定则,则线圈A中感应电流从左向右流过电流计,同理B中感应电流也从左向右流过电流计。
15.见解析
解析:在a位置,条形磁铁的磁场方向向上,导电线圈经过a位置瞬间,穿过线圈的磁通量在增大,根据楞次定律,导电线圈中感应电流产生的磁场方向应向下;用右手螺旋定则判断出,在该位置导电线圈中的感应电流从上往下看是顺时针方向;
导电线圈经过b位置瞬间,因该位置各点的磁场方向平行,穿过线圈的磁通量无变化,故线圈中无感应电流产生;
在c位置,条形磁铁的磁场方向向上,导电线圈经过c位置瞬间,穿过线圈的磁通量在减小,根据楞次定律,导电线圈中感应电流产生的磁场方向应向上;用右手螺旋定则判断出,在该位置导电线圈中的感应电流从上往下看是逆时针方向。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页