第2章電磁感應及其應用第1節(jié)科學探究:感應電流的方向課后篇鞏固提升必備知識基礎(chǔ)練1.如圖,通電導線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣。當MN中電流突然減小時,線圈所受安培力的合力方向()A.向左 B.向右C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里解析當MN中電流突然減小時,單匝矩形線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,單匝矩形線圈abcd中產(chǎn)生的感應電流方向為順時針方向,由左手定則可知,線圈所受安培力的合力方向向右,選項B正確。答案B2.如圖所示,通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán),銅環(huán)平面與螺線管截面平行。當開關(guān)S接通瞬間,兩銅環(huán)的運動情況是()A.同時向兩側(cè)分開B.同時向螺線管靠攏C.一個被推開,一個被吸引,但因電源正負極未知,無法具體判斷D.同時向兩側(cè)分開或同時向螺線管靠攏,因電源正負極未知,無法具體判斷解析當電路接通瞬間,通電螺線管產(chǎn)生磁場,穿過兩側(cè)銅環(huán)的磁通量都增加,由楞次定律可知,兩環(huán)中感應電流的磁場與螺線管中磁場方向相反,即受到螺線管磁場的排斥作用,使兩銅環(huán)分別向兩側(cè)分開,選項A正確。答案A3.如圖所示,通電螺線管置于水平放置的光滑平行金屬導軌MN和PQ之間,ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒,它們分別靜止在螺線管的左右兩側(cè),現(xiàn)使滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動,則ab和cd棒的運動情況是()A.ab向左運動,cd向右運動B.ab向右運動,cd向左運動C.ab、cd都向右運動D.ab、cd保持靜止解析由安培定則可知,螺線管中磁感線方向向上,金屬棒ab、cd處的磁感線方向均向下,當滑動觸頭向左滑動時,螺線管中電流增大,因此磁場變強,即磁感應強度變大,回路中的磁通量增大,由楞次定律可知,感應電流方向為a→c→d→b→a,由左手定則可知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左運動,cd向右運動。只有A正確。答案A4.(多選)如圖所示,在水平面上有一個閉合的線圈,將一根條形磁鐵從線圈的上方插入線圈中,在磁鐵進入線圈的過程中,線圈中會產(chǎn)生感應電流,磁鐵會受到線圈中電流的作用力,若從線圈上方俯視,關(guān)于感應電流和作用力的方向,以下判斷正確的是()A.若磁鐵的N極向下插入,線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應電流B.若磁鐵的S極向下插入,線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應電流C.無論N極向下插入還是S極向下插入,磁鐵都受到向下的引力D.無論N極向下插入還是S極向下插入,磁鐵都受到向上的斥力解析若磁鐵的N極向下插入,穿過線圈的磁通量增加,磁場方向向下,根據(jù)楞次定律可知,線圈中產(chǎn)生逆時方向的感應電流,故A錯誤;若磁鐵的S極向下插入,穿過線圈的磁通量增加,磁場方向向上,根據(jù)楞次定律可知,線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應電流,故B正確;根據(jù)安培定則判斷可知,當N極向下插入時,線圈上端相當于N極;當S極向下插入,線圈上端相當于S極,與磁鐵的極性總相反,存在斥力,故C錯誤,D正確。答案BD5.(多選)某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合電場線,方向從上向下看是順時針的,這可能是()A.沿AB方向磁場在迅速增強B.沿AB方向磁場在迅速減弱C.沿BA方向磁場在迅速減弱D.沿BA方向磁場在迅速增強解析由安培定則可知,感應電場產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,如果磁場方向沿AB,則感應磁場與原磁場方向相同,由楞次定律可知,原磁場在減弱,故B正確,A錯誤;如果磁場沿BA方向,則感應磁場方向與原磁場方向相反,由楞次定律可知,原磁場方向在增強,故D正確,C錯誤。所以B、D正確,A、C錯誤。答案BD6.(多選)如圖所示,一閉合鋁環(huán)套在一根光滑水平桿上,當條形磁鐵靠近它時,下列結(jié)論正確的是()A.N極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向左運動B.S極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向左運動C.N極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向右運動D.S極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向右運動解析N極靠近鋁環(huán)時,向左通過線圈的磁通量會增加,由楞次定律可知,感應電流的磁場要阻礙原磁通量的增加,所以鋁環(huán)將向左運動,A正確,C錯誤;S極靠近鋁環(huán)時,向右通過線圈的磁通量會增加,由楞次定律可知,感應電流的磁場要阻礙原磁通量的增加,所以鋁環(huán)將向左運動,B正確,D錯誤。答案AB7.如圖所示,兩個線圈A、B套在一起,線圈A中通有電流,方向如圖所示。當線圈A中的電流突然增強時,請判斷線圈B中的感應電流方向。解析由安培定則可知,線圈A中電流在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場向外,在線圈外產(chǎn)生的磁場向里,穿過線圈B的合磁通量向外。當線圈A中的電流增大時,產(chǎn)生的磁場增強,通過線圈B的磁通量增加,由楞次定律可知線圈B中的感應電流方向為順時針方向。答案順時針方向8.如圖所示,ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導體線圈,當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中,線圈ab將順時針轉(zhuǎn)動還是逆時針轉(zhuǎn)動?解析題圖中的兩個通電的電磁鐵之間的磁場方向總是水平的,滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中,電路的電流是增大的,兩個電磁鐵之間的磁場的磁感應強度也是增大的,穿過閉合導體線圈的磁通量是增大的,線圈在原磁場中所受的磁場力肯定使線圈向磁通量減小的方向運動,顯然只有順時針方向的運動才能使線圈中的磁通量減小。答案順時針轉(zhuǎn)動關(guān)鍵能力提升練9.(多選)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示連接,下列說法正確的是()A.開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出時電流計指針偏轉(zhuǎn)方向不同B.開關(guān)閉合后,將靈敏電流計與線圈B連接和斷開瞬間,電流計指針均不會偏轉(zhuǎn)C.開關(guān)閉合后,滑動變阻器的滑片P勻速滑動,電流計指針不偏轉(zhuǎn)D.開關(guān)閉合后,只有滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流計指針才偏轉(zhuǎn)解析開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出時線圈B內(nèi)磁通量變化情況不同,所以電流計指針偏轉(zhuǎn)方向不同,A正確;開關(guān)閉合后,線圈B的磁通量不發(fā)生變化則沒有電流產(chǎn)生,將電流計與線圈B連接和斷開瞬間,線圈B的磁通量均沒有變化,電流計指針均不會偏轉(zhuǎn),B正確;開關(guān)閉合后,只要滑動變阻器的滑片P滑動,線圈A的電流就變化,導致線圈B的磁通量發(fā)生變化,電流計指針就會偏轉(zhuǎn),C、D錯誤;故選AB。答案AB10.如圖所示,一個閉合導體圓環(huán)固定在水平桌面上,一根條形磁鐵沿圓環(huán)的軸線運動,使圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生了感應電流。下列四幅圖中,產(chǎn)生的感應電流方向與條形磁鐵的運動情況相吻合的是()解析A項中S極上升,穿過圓環(huán)的原磁場方向向上,在磁鐵遠離圓環(huán)時,穿過圓環(huán)的磁通量減少,感應電流的磁場與原磁場方向相同,阻礙磁通量的減少,從上向下看,圓環(huán)中的感應電流沿逆時針方向,A項錯誤;B項中S極下降,穿過圓環(huán)的原磁場方向向上,在磁鐵靠近圓環(huán)時,穿過圓環(huán)的磁通量增加,感應電流的磁場與原磁場方向相反,阻礙磁通量的增加,從上向下看,圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向,B項錯誤;C項中N極上升,穿過圓環(huán)的原磁場方向向下,在磁鐵遠離圓環(huán)時,穿過圓環(huán)的磁通量減少,從上向下看,圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向,C項錯誤;D項中N極下降,穿過圓環(huán)的原磁場方向向下,在磁鐵靠近圓環(huán)時,穿過圓環(huán)的磁通量增大,從上向下看,圓環(huán)中的感應電流沿逆時針方向,D項正確。答案D11.某同學受楞次定律的啟發(fā),提出一個“電磁阻尼輔助升降貨梯”設(shè)計方案,貨梯底座為電磁鐵,貨梯井管為四壁閉合合金管,當貨梯下行時,電磁鐵通電(產(chǎn)生的磁極如圖所示),貨梯井管上的感應電流產(chǎn)生的磁場對貨梯下行有阻礙作用,貨梯便會緩緩下降,幾乎不用牽引繩作用。設(shè)計示意圖如圖所示,當貨梯下行時,關(guān)于貨梯井管上的感應電流的方向(從上往下看),下列說法正確的是()A.整個貨梯井管上的感應電流均沿順時針方向B.整個貨梯井管上的感應電流均沿逆時針方向C.貨梯底座以上的貨梯井管上的感應電流沿逆時針方向,以下的貨梯井管上的感應電流沿順時針方向D.貨梯底座以上的貨梯井管上的感應電流沿順時針方向,以下的貨梯井管上的感應電流沿逆時針方向解析當電磁鐵遠離貨梯底座以上的貨梯井管,磁通量減少,根據(jù)楞次定律,可以判斷此處的感應電流產(chǎn)生的磁場與電磁鐵產(chǎn)生的磁場相同,再根據(jù)右手螺旋定則,可以知道此處的感應電流方向從上往下看為逆時針;當電磁鐵靠近貨梯底座以下的貨梯井管,磁通量增加,根據(jù)楞次定律,可以判斷此處的感應電流產(chǎn)生的磁場與電磁鐵產(chǎn)生的磁場相反,再根據(jù)右手螺旋定則,可以知道此處的感應電流方向從上往下看為順時針,所以C項正確,A、B、D錯誤。答案C12.物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導線連接起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復試驗,線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導致套環(huán)未動的原因可能是()A.線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高C.所選線圈的匝數(shù)過多D.所用套環(huán)的材料與老師的不同解析金屬套環(huán)跳起是開關(guān)S閉合時,套環(huán)上產(chǎn)生的感應電流與通電線圈上的電流相互作用而引起的。無論實驗用交流電源還是直流電源,閉合開關(guān)S瞬間,都可以達到實驗目的。如果套環(huán)是塑料材料做的,則不能產(chǎn)生感應電流,也就不會受安培力作用而跳起,D正確。答案D13.某同學在“探究感應電流的方向”的實驗中,設(shè)計了如圖所示的裝置。線圈A通過電流表甲、高阻值的電阻R'、滑動變阻器R和開關(guān)S連接到電源上,線圈B的兩端接到另一個電流表乙上,兩個電流表完全相同,零刻度線在表盤中央。閉合開關(guān)后,當滑動變阻器R的滑片P不動時,甲、乙兩個電流表指針的位置如圖所示。(1)當滑片P較快地向左滑動時,電流表甲的指針的偏轉(zhuǎn)情況是,電流表乙的指針的偏轉(zhuǎn)情況是(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)。

(2)斷開開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),電流表乙的指針的偏轉(zhuǎn)情況是(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”)。

(3)從上述實驗可以得出結(jié)論:

。

解析由題圖可知,電流由哪一側(cè)接線柱流入電流表,電流表的指針就向哪一側(cè)偏轉(zhuǎn)。(1)當滑片P較快地向左滑動時,通電回路中的電流增大,電流表甲的指針向左偏,穿過線圈B的磁通量增大且原磁場方向向下,由楞次定律可知,感應電流的磁場方向向上,由安培定則得,電流表乙的指針向右偏。(2)斷開開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),左側(cè)(通電)回路中的電流增大,穿過線圈B向下的磁通量增大,由楞次定律可知,感應電流的磁場方向向上,由安培定則得,電流表乙的指針向右偏。(3)通過實驗可以初步得出結(jié)論:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應電流時,感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。答案(1)向左偏向右偏(2)向右偏(3)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應電流時,感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化14.如圖甲所示,長直導線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長直導線中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0~T2時間內(nèi),直導線中電流向