2016-2017学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：2 探究感应电流的方向（含解析）
文档属性
| 名称 | 2016-2017学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：2 探究感应电流的方向（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 171.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-06-19 10:10:10 | ||
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文档简介
学业分层测评(二) 探究感应电流的方向(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．磁场方向如图所示，当闭合电路的一部分导体在磁场中做如图中所示方向的运动时，能产生感应电流的是( )
A B C D
【解析】 感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，而闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动实际上也是其中的一个特例．A图为闭合电路的一部分导体切割磁感线，则有感应电流产生；B图中导线不切割磁感线，无感应电流产生；在分析C图时，一定要把条形磁铁周围的磁感线分布情况弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下运动的过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，线圈中无感应电流产生；D图中，线圈中的磁通量一直不变，线圈中无感应电流产生．
【答案】 A
2．如图1 2 7所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )
图1 2 7
A．三者同时落地
B．甲、乙同时落地，丙后落地
C．甲、丙同时落地，乙后落地
D．乙、丙同时落地，甲后落地
【解析】 在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.
【答案】 D
3．如图1 2 8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1 2 8
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流
D．将不会产生感应电流
【解析】 条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，在螺线管内产生的磁场方向向右，且穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是a→G→b；条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中，在螺线管中产生的磁场方向仍向右，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是b→G→a，故C正确．
【答案】 C
4．如图1 2 9所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行．已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是( )
图1 2 9
A B C D【解析】 由安培安则判断直线电流在导线框处的磁场方向，再由直线电流的磁场变化和楞次定律可判断导线框中的电流方向，再结合线框所受到的安培力的合力方向的变化，即可判断出导线框中的电流i随时间t变化的图线可能是A.
【答案】 A
5．(多选)如图1 2 10，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )
图1 2 10
A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高
B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动
D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动
【解析】 根据右手定则可判断靠近圆心处电势高，选项A正确；圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线，相当于电源，其他部分相当于外电路，根据左手定则，圆盘所受安培力与运动方向相反，磁场越强，安培力越大，故所加磁场越强越易使圆盘停止转动，选项B正确；磁场反向，安培力仍阻碍圆盘转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，整个圆盘相当于电源，不存在外电路，没有电流，所以圆盘不受安培力而匀速转动，选项D正确．【答案】 ABD
6.如图1 2 11所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是( )
图1 2 11
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
【解析】 根据题图所示电路，线框ab所处位置的磁场是水平方向的，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b的磁通量将减少．Φ＝BSsin
θ，θ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磁通量的减少，则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大，而使穿过线圈的磁通量增加，则C正确．注意此题并不需要明确电源的极性．
【答案】 C
7.如图1 2 12所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时( )
图1 2 12
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B．整个环中有顺时针方向的电流
C．整个环中有逆时针方向的电流
D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
【解析】 由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.
【答案】 D
8．(多选)如图1 2 13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．当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图1 2 13
A．p、q将互相靠拢
B．p、q将互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
【解析】 方法一：假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)．再根据左手定则可判断p、q所受的安培力的方向，安培力使p、q相互靠拢．由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确．
方法二：根据楞次定律的另一种表达——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因”是回路中的磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以p、q将相互靠近且磁铁的加速度小于g.故选项A、D正确．【答案】 AD
[能力提升]
9．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图1 2 14所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是( )
图1 2 14
A．顺时针方向，有收缩的趋势
B．顺时针方向，有扩张的趋势
C．逆时针方向，有收缩的趋势
D．逆时针方向，有扩张的趋势
【解析】 导线ab向右加速运动时，M中产生顺时针方向且逐渐增大的感应电流．由楞次定律可判断N中产生逆时针方向的感应电流且有收缩的趋势，C选项正确．
【答案】 C
10．(多选)如图1 2 15所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图1 2 15
A．向右加速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向左减速运动
【解析】 当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，因此选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误．【答案】 BC
11．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分.
甲 乙
图1 2 16
(1)如图1 2 16甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道__________________________
_______________________________________________________________.
(2)如图1 2 16乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏．电路稳定后，若向左移动滑动触头，此过程中电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转．(均选填“左”或“右”)
【解析】 (1)电流表没有电流通过时，指针在中央位置，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向．
(2)闭合开关时，线圈A中的磁场增强，线圈B中产生的感应电流使电流表指针向右偏，则当左移滑片时，会使线圈A中的磁场增强，电流表指针将向右偏；当线圈A抽出，在线圈B处的磁场减弱，线圈B中产生的感应电流将使电流表指针向左偏．
【答案】 (1)电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向 (2)右 左
12．重为G的线圈系在一个弹簧测力计上，其下方有一通电导线，如图1 2 17甲所示，导线所通过的电流如图乙所示，它们均在同一平面内，求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系.
甲 乙
图1 2 17
(1)在t1时刻；
(2)在t2时刻；
(3)在t3时刻．
【解析】 (1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数小于G；
(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变，线圈不产生感应电流，由力的平衡知，弹簧测力计的示数等于G；
(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数大于G.
【答案】 (1)小于G (2)等于G (3)大于G
[学业达标]
1．磁场方向如图所示，当闭合电路的一部分导体在磁场中做如图中所示方向的运动时，能产生感应电流的是( )
A B C D
【解析】 感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，而闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动实际上也是其中的一个特例．A图为闭合电路的一部分导体切割磁感线，则有感应电流产生；B图中导线不切割磁感线，无感应电流产生；在分析C图时，一定要把条形磁铁周围的磁感线分布情况弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下运动的过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，线圈中无感应电流产生；D图中，线圈中的磁通量一直不变，线圈中无感应电流产生．
【答案】 A
2．如图1 2 7所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )
图1 2 7
A．三者同时落地
B．甲、乙同时落地，丙后落地
C．甲、丙同时落地，乙后落地
D．乙、丙同时落地，甲后落地
【解析】 在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流，由“来拒去留”可知，答案选D.
【答案】 D
3．如图1 2 8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1 2 8
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流
D．将不会产生感应电流
【解析】 条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，在螺线管内产生的磁场方向向右，且穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是a→G→b；条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中，在螺线管中产生的磁场方向仍向右，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，产生的感应电流的方向是b→G→a，故C正确．
【答案】 C
4．如图1 2 9所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行．已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是( )
图1 2 9
A B C D【解析】 由安培安则判断直线电流在导线框处的磁场方向，再由直线电流的磁场变化和楞次定律可判断导线框中的电流方向，再结合线框所受到的安培力的合力方向的变化，即可判断出导线框中的电流i随时间t变化的图线可能是A.
【答案】 A
5．(多选)如图1 2 10，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )
图1 2 10
A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高
B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动
D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动
【解析】 根据右手定则可判断靠近圆心处电势高，选项A正确；圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线，相当于电源，其他部分相当于外电路，根据左手定则，圆盘所受安培力与运动方向相反，磁场越强，安培力越大，故所加磁场越强越易使圆盘停止转动，选项B正确；磁场反向，安培力仍阻碍圆盘转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，整个圆盘相当于电源，不存在外电路，没有电流，所以圆盘不受安培力而匀速转动，选项D正确．【答案】 ABD
6.如图1 2 11所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是( )
图1 2 11
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
【解析】 根据题图所示电路，线框ab所处位置的磁场是水平方向的，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b的磁通量将减少．Φ＝BSsin
θ，θ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磁通量的减少，则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大，而使穿过线圈的磁通量增加，则C正确．注意此题并不需要明确电源的极性．
【答案】 C
7.如图1 2 12所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时( )
图1 2 12
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B．整个环中有顺时针方向的电流
C．整个环中有逆时针方向的电流
D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
【解析】 由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.
【答案】 D
8．(多选)如图1 2 13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．当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图1 2 13
A．p、q将互相靠拢
B．p、q将互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
【解析】 方法一：假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)．再根据左手定则可判断p、q所受的安培力的方向，安培力使p、q相互靠拢．由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确．
方法二：根据楞次定律的另一种表达——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因”是回路中的磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以p、q将相互靠近且磁铁的加速度小于g.故选项A、D正确．【答案】 AD
[能力提升]
9．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图1 2 14所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是( )
图1 2 14
A．顺时针方向，有收缩的趋势
B．顺时针方向，有扩张的趋势
C．逆时针方向，有收缩的趋势
D．逆时针方向，有扩张的趋势
【解析】 导线ab向右加速运动时，M中产生顺时针方向且逐渐增大的感应电流．由楞次定律可判断N中产生逆时针方向的感应电流且有收缩的趋势，C选项正确．
【答案】 C
10．(多选)如图1 2 15所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图1 2 15
A．向右加速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向左减速运动
【解析】 当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，因此选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误．【答案】 BC
11．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分.
甲 乙
图1 2 16
(1)如图1 2 16甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道__________________________
_______________________________________________________________.
(2)如图1 2 16乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏．电路稳定后，若向左移动滑动触头，此过程中电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转．(均选填“左”或“右”)
【解析】 (1)电流表没有电流通过时，指针在中央位置，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向．
(2)闭合开关时，线圈A中的磁场增强，线圈B中产生的感应电流使电流表指针向右偏，则当左移滑片时，会使线圈A中的磁场增强，电流表指针将向右偏；当线圈A抽出，在线圈B处的磁场减弱，线圈B中产生的感应电流将使电流表指针向左偏．
【答案】 (1)电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向 (2)右 左
12．重为G的线圈系在一个弹簧测力计上，其下方有一通电导线，如图1 2 17甲所示，导线所通过的电流如图乙所示，它们均在同一平面内，求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系.
甲 乙
图1 2 17
(1)在t1时刻；
(2)在t2时刻；
(3)在t3时刻．
【解析】 (1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数小于G；
(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变，线圈不产生感应电流，由力的平衡知，弹簧测力计的示数等于G；
(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少，线圈产生感应电流，由楞次定律知，弹簧测力计的示数大于G.
【答案】 (1)小于G (2)等于G (3)大于G