山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：2.1感应电流的方向 跟踪训练（含解析）

2.1感应电流的方向
跟踪训练（含解析)
1．如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且很靠近（但不重叠）的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．线框从实线位置由静止释放，在其后的运动过程中（　　）
A．线框中的磁通量为零时其感应电流也为零
B．线框中感应电流方向为先顺时针后逆时针
C．线框受到安培力的合力方向竖直向上
D．线框减少的重力势能全部转化为电能
2．如图所示，导线圈Q放置在水平桌面上，其上放有一螺线管P，右侧线框内匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。若线圈Q对桌面的压力减小，则磁感应强度B随时间变化图像可能是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．对楞次定律的理解，以下说法中正确的是（　　）
A．感应电流的方向总是与原电流的方向相反
B．感应电流的方向总是与原电流的方向相同
C．感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反
D．感应电流的磁场总是阻碍原磁场形成的磁通量的变化
4．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近
A
环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（　　）
A．若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动
B．制作
A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果
C．制作
A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果
D．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
5．如图所示，闭合线圈正上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下但未插入线圈内部．当磁铁向上运动时（
）
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
6．如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多固定的带负电的小球。整个装置悬挂起来，在接通开关瞬间，整个圆板将（自上而下看）（　　）
A．逆时针转动一下
B．静止不动
C．不管板上小球的电性如何，开关闭合瞬间，圆板转动方向都是一样的
D．电路稳定情况下，断开开关瞬间圆板转动方向与开关接通瞬间圆板转动方向相反
7．为了研究磁通量变化时感应电流的方向，先通过右图确定电流通过检流计时指针的偏转方向。实验过程中，竖直放置的线圈固定不动，将条形磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和检流计构成的闭合回路中就会产生感应电流。下列各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈运动的方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中下列正确的是（　　）
.
A．B．C．D．
8．如图所示，高为H、上下开口、内壁光滑的铜管竖直放置，可视为质点的小磁球A从上开口处由静止释放，并落至下开口处，若不计空气阻力，重力加速度大小为g，则（
）
A．小磁球在管中做自由落体运动
B．小磁球在管中下落过程中机械能不守恒
C．小磁球落至下开口处的速度小于
D．若将铜管换成内壁光滑的陶瓷管，小磁球下落过程中机械能守恒
9．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则（　　）
A．若线圈竖直向下平动，感应电流方向是a→d→c→b
B．若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→d→c→b
C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→d→c→b
D．当线圈以ad边为轴转动时转动角度小于90°，其中感应电流方向是a→d→c→b
10．在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域。如图所示，ab
=L，AB
=2L，∠abc=∠ABC=90°，∠acb=∠ACB=30°。线框穿过磁场的过程中
A．感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
B．感应电流先增大，后减小
C．通过线框的电荷量为
D．c、b两点的最大电势差为
11．如图所示，水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈abcd，当一竖直放置的条形磁铁的S极从线圈正上方快速靠近线圈时，流过ab边的电流方向为___________；若线圈始终不动，线圈受到的支持力FN与自身重力间的关系是FN__________mg（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
12．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B、线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。
13．如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为l=0.40m，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R
=
0.40Ω的定值电阻，导体杆ab的质量为m=0.10kg、电阻r
=
0.10Ω，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B
=
0.50T的匀强磁场中。导体杆ab在水平向右的拉力F作用下，沿导轨做速度v
=
2.0m/s的匀速直线运动。求：
（1）通过电阻R的电流I的大小及方向；
（2）拉力F的大小；
（3）撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热QR。
14．利用超导体可以实现磁悬浮．在水平桌面上放置一周长为L，质量为m的超导圆环，如图所示，一永磁铁在外力作用下，从圆环正上方缓慢下移至离桌面高H处撤去外力，永磁铁恰好平衡，此时圆环中的感应电流大小为I，其所在处磁场的磁感应强度大小为B，方向与水平成θ角．求
(1)从上往下看，超导圆环中感应电流的方向；
(2)桌面对圆环的支持力N；
(3)经一段时间后，永磁铁会下移至离桌面高为h的位置处平衡．有观点认为，造成这种现象的原因是由于超导体有微小电阻(现有仪器无法测得)，若圆环的截面面积为S，电阻率为ρ，电流保持不变，求这两次位置变化所经过的时间△t．
参考答案
1．C
【解析】
AB．根据右手定则，通电直导线的磁场在导线上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小。线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小到0，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流；向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流方向又变成了顺时针；这一过程是连续的，始终有感应电流存在，故AB错误；
C．根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，所受安培力的合力方向始终竖直向上，故C项正确；
D．线框从实线位置由静止释放，在其后的运动过程中过程中，减小的重力势能，除增加其动能外，还产生电能，从而转化为热量，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
由题意可知，若线圈Q对桌面的压力减小，说明线圈Q受到的磁场作用力向上，由楞次定律可知，螺线管P的磁通量减小，即螺线管所在回路电流在减小，由于面积不变，说明由磁感应强度B变化产生的感应电流在减小，由法拉第电磁感应定律可知，说明磁感应强度B的变化率越来越小，对于B-t图象中，斜率越来越小，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．D
【解析】
AB．
感应电流是由原电流变化而产生的，则感应电流总是阻碍原电流的变化，原电流增大，则感应电流与原电流方向相反，原电流减小，则感应电流与原电流方向相同，故AB错误；
CD．
感应电流的磁场总是阻碍原磁场形成的磁通量的变化，所以感应电流的磁场可能与原线圈内的磁场方向相同，故C错误D正确。
故选D。
4．A
【解析】
A．当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象；同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动。故A正确；
B．制作
A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，实验效果不会很好，选项B错误；
C．制作
A、B环的材料用绝缘材料，则在A环中不会产生感应电流，则磁铁对圆环无安培力作用，则环不会转动，选项C错误；
D．磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。
故选A。
5．B
【解析】
当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生了如图中箭头方向相反的的感应电流．根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互吸引。
故选B。
6．D
【解析】
AB．根据右手螺旋定则可以判断接通电源瞬间，螺线管的下端为Ｎ极，产生向下的磁场，再由楞次定律可知圆盘会顺时针转动（从上往下看）并产生逆时针方向的电流，从而产生向上的磁场，AB错误；
C．若小球带正电，开关闭合瞬间，圆板将顺时针（从上往下看）转动，C错误；
D．电路稳定情况下，断开开关瞬间磁通量减小，而闭合开关瞬间磁通量增大，根据楞次定律可知，圆板转动方向相反，D正确。
故选D。
7．CD
【解析】
A．由右上实验可知，电流向下通过检流计时，检流计指针向左偏转。A图中磁铁N极向下插入线圈，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，根据楞次定律可知，回路中产生逆时针方向的电流，通过检流计的电流方向向下，其指针向左偏转，故A错误；
B．B图中磁铁S极向上抜出线圈，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量减小，根据楞次定律可知，回路中产生顺时针方向的电流，通过检流计的电流方向向上，其指针向右偏转，故B错误；
C．C图中磁铁S极向下插入线圈，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量增加，根据楞次定律可知，回路中产生逆时针方向的电流，通过检流计的电流方向向下，其指针向左偏转，故C正确；
D．D图中磁铁N极向上抜出线圈，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量减小，根据楞次定律可知，回路中产生顺时针方向的电流，通过检流计的电流方向向上，其指针向右偏转，故D正确；
故选CD。
【点睛】
运用楞次定律时，关键明确两个条件：一是原磁场的方向，二是磁通量的变化情况。
8．BCD
【解析】
根据楞次定律，小磁球在管中运动时要在管中产生涡流，从而小球的下落时要受到向上的安培力作用，则小球的运动不是自由落体运动，选项A错误；小磁球在管中由于有感应电流产生，产生电能，则下落过程中机械能不守恒，选项B正确；若小球自由落体运动时到达下开口的速度等于，但是由于小球下落时受到向上的安培力，则小磁球落至下开口处的速度小于，选项C正确；若将铜管换成内壁光滑的陶瓷管，小磁球下落过程中不再产生电能，则机械能守恒，选项D正确；故选BCD.
点睛：此题关键是能从管中产生感应电流的角度以及从能量角度来分析问题；深入理解楞次定律的核心“阻碍”的意义即可解答.
9．BD
【解析】
A．由右手螺旋定则判断出导线产生的原磁场在线圈处垂直纸面向里，若线圈竖直向下平动时，磁通量不变，无感应电流产生，故A错误；
B．当线圈向右平动时，通过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为，故B正确；
C．当线圈向导线靠近时，磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流的方向是，故C错误；
D．当线圈以ad边为轴转动时，其中感应电流方向是，故D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】
线圈穿越磁场的过程中，磁通量先增加后减小，则根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，选项A正确；线框穿过磁场的过程中，切割磁感线的有效长度先增加、后减小，再增加，则感应电流先增加、后减小，再增加，选项B错误；根据，因进入和出离磁场时，磁通量变化相同，且感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，可知通过线框的电荷量为零，选项C错误；当线圈完全进入磁场时，c、b两点的电势差最大，最大为，选项D正确.
11．顺时针方向
＞
【解析】
[1][2]当条形磁铁靠近线圈时，向上穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律判断出线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向；若线圈始终不动，根据楞次定律可知，线圈受到排斥力作用，则线圈受到的支持力FN大于线圈的重力。
12．减小
B
慢
【解析】
[1].[2].在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在线圈
B中产生感应电流；
[3].在线圈
B中产生感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，根据楞次定律可知，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作；
13．（1）方向从M到P（2）
（3）
【解析】（1）ab杆切割磁感线产生感应电动势
E
=
Blv
根据全电路欧姆定律
代入数据解得
I=0.80A
，方向从M到P
（2）杆做匀速直线运动，拉力等于安培力
根据安培力公式有
F
=
BIl
代入数据解得
F
=
0.16N
（3）撤去拉力后，根据能量守恒
电路中产生的焦耳热
根据焦耳定律Q=I2R总t可知
代入数据解得
Q
R
=
0.16J
14．(1)
从上往下看，逆时针电流
(2)
(3)
【解析】
（1）从上往下看，逆时针电流．
（2）圆环所受到的安培力F=BIL
其竖直方向的分量F1＝Fcosθ＝BILcosθ
以圆环为研究对象，由平衡条件，得N=mg+BILcosθ
（3）设永磁体的质量为M，以永磁铁为研究对象，由平衡条件，
可知Mg=BILcosθ
由能量守恒，永磁铁减少的重力势能等于圆环中产生的焦耳热．
Q=Mg（H-h）=BILcosθ?（H-h）
由Q＝I2R?△t解得
△t＝