高中物理 第1章 電磁感應與現(xiàn)代生活 1_2 探究感應電流的方向學業(yè)分層測評 滬科版選修3-2

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1.2 探究感應電流的方向 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1.磁場方向如圖所示，當閉合電路的一部分導體在磁場中做如圖中所示方向的運動時，能產(chǎn)生感應電流的是(　　) 【導學號：72000013】 A　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D 【解析】　感應電流的產(chǎn)生條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，而閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動實際上也是其中的一個特例.A圖為閉合電路的一部分導體切割磁感線，則有感應電流產(chǎn)生；B圖中導線不切割磁感線，無感應電流產(chǎn)生；在分析C圖時，一定要把條形磁鐵周圍的磁感線分布情況弄清楚，在圖示位置，線圈中的磁通量為零，在向下運動的過程中，線圈的磁通量一直為零，磁通量不變，線圈中無感應電流產(chǎn)生；D圖中，線圈中的磁通量一直不變，線圈中無感應電流產(chǎn)生. 【答案】　A 2.(多選)如圖128所示，閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在有界勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法中正確的是(　　) 【導學號：72000014】 圖128 A.向左拉出和向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向相反 B.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向的 C.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向的 D.環(huán)在到達磁場邊界之前，圓環(huán)中無感應電流 【解析】　將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，應用安培定則可以判斷出感應電流的方向是順時針方向的，選項B正確，A、C錯誤；另外在圓環(huán)到達磁場邊界前，穿過圓環(huán)的磁通量沒有改變，該種情況無感應電流，D正確. 【答案】　BD 3.如圖129所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中(　　) 圖129 A.始終有感應電流自a向b流過電流表G B.始終有感應電流自b向a流過電流表G C.先有a→G→b方向的感應電流，后有b→G→a方向的感應電流 D.將不會產(chǎn)生感應電流 【解析】　條形磁鐵從左邊進入螺線管的過程中，在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向向右，且穿過螺線管的磁通量不斷增加，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應電流的方向是a→G→b；條形磁鐵從螺線管中向右穿出的過程中，在螺線管中產(chǎn)生的磁場方向仍向右，穿過螺線管的磁通量不斷減小，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應電流的方向是b→G→a，故C正確. 【答案】　C 4.如圖1210所示，一載流長直導線和一矩形導線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導線右側，且其長邊與長直導線平行.已知在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)，直導線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.設電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是(　　) 【導學號：72000015】 圖1210 A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 【解析】　由安培安則判斷直線電流在導線框處的磁場方向，再由直線電流的磁場變化和楞次定律可判斷導線框中的電流方向，再結合線框所受到的安培力的合力方向的變化，即可判斷出導線框中的電流i隨時間t變化的圖線可能是A. 【答案】　A 5.(多選)(2015山東高考)如圖1211，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉動.現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速.在圓盤減速過程中，以下說法正確的是(　　) 圖1211 A.處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高 B.所加磁場越強越易使圓盤停止轉動 C.若所加磁場反向，圓盤將加速轉動 D.若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉動 【解析】　根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢高，選項A正確；圓盤處在磁場中的部分轉動切割磁感線，相當于電源，其他部分相當于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運動方向相反，磁場越強，安培力越大，故所加磁場越強越易使圓盤停止轉動，選項B正確；磁場反向，安培力仍阻礙圓盤轉動，選項C錯誤；若所加磁場穿過整個圓盤，整個圓盤相當于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉動，選項D正確. 【答案】　ABD 6.如圖1212所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑動時，線框ab的運動情況是(　　) 【導學號：72000016】 圖1212 A.保持靜止不動 B.逆時針轉動 C.順時針轉動 D.發(fā)生轉動，但電源極性不明，無法確定轉動的方向 【解析】　根據(jù)題圖所示電路，線框ab所處位置的磁場是水平方向的，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導線框b的磁通量將減少.Φ＝BSsin θ，θ為線圈平面與磁場方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場將阻礙原磁通量的減少，則線框ab只有順時針旋轉使θ角增大，而使穿過線圈的磁通量增加，則C正確.注意此題并不需要明確電源的極性. 【答案】　C 7.如圖1213所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時(　　) 圖1213 A.圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應電流產(chǎn)生 B.整個環(huán)中有順時針方向的電流 C.整個環(huán)中有逆時針方向的電流 D.環(huán)的右側有逆時針方向的電流，環(huán)的左側有順時針方向的電流 【解析】　由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側的電流方向為逆時針，左側的電流方向為順時針，選D. 【答案】　D 8.(多選)如圖1214所示，光滑固定導軌m、n水平放置，兩根導體棒p、q平行放于導軌上.形成一個閉合回路.當一條形磁鐵從高處下落接近回路時(　　) 【導學號：72000017】 圖1214 A.p、q將互相靠攏 B.p、q將互相遠離 C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于g 【解析】　方法一：假設磁鐵的下端為N極，穿過回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷出感應電流的磁場方向向上，根據(jù)安培定則可判斷出回路中感應電流的方向為逆時針方向(俯視).再根據(jù)左手定則可判斷p、q所受的安培力的方向，安培力使p、q相互靠攏.由于回路所受的安培力的合力向下，根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.若磁鐵的下端為S極，根據(jù)類似的分析可以得出相同的結果，所以A、D選項正確. 方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表達——感應電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應電流的原因，本題中的“原因”是回路中的磁通量增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近.所以p、q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g.故選項A、D正確. 【答案】　AD [能力提升] 9.在勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌，導軌跟大線圈M相接，如圖1215所示.導軌上放一根導線ab，磁感線垂直于導軌所在平面.當導線ab加速向右運動時，M所包圍的小閉合線圈N產(chǎn)生的感應電流方向及所具有的形變趨勢是(　　) 圖1215 A.順時針方向，有收縮的趨勢 B.順時針方向，有擴張的趨勢 C.逆時針方向，有收縮的趨勢 D.逆時針方向，有擴張的趨勢 【解析】　導線ab向右加速運動時，M中產(chǎn)生順時針方向且逐漸增大的感應電流.由楞次定律可判斷N中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流且有收縮的趨勢，C選項正確. 【答案】　C 10.(多選)如圖1216所示，用一根長為L、質量不計的細桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點聯(lián)結并懸掛于O點，懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場，且d0?L.先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和摩擦力，下列說法正確的是(　　) 【導學號：72000018】 圖1216 A.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為a→b→c→d→a B.金屬線框離開磁場時感應電流的方向為a→b→c→d→a C.金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等 D.向左擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向右；向右擺動進入或離開磁場的過程中，所受安培力方向向左 【解析】　當線框進入磁場時，dc邊切割磁感線，由楞次定律可判斷，感應電流的方向為：a→d→c→b→a；當線框離開磁場時，同理可判斷其感應電流的方向為：a→b→c→d→a，A錯誤，B正確；線框dc邊(或ab邊)進入磁場或離開磁場時，都要切割磁感線產(chǎn)生感應電流，機械能轉化為電能，故dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小不相等，C錯誤；由“來拒去留”知，D正確. 【答案】　BD 11.我們可以通過實驗探究電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律.以下是實驗探究過程的一部分. 【導學號：72000019】 甲　　乙 圖1217 (1)如圖1217甲所示，當磁鐵的N極向下運動時，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉，若要探究線圈中產(chǎn)生感應電流的方向，必須知道_________________________ ______________________________________________________________. (2)如圖1217乙所示，實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關時，電流表指針向右偏.電路穩(wěn)定后，若向左移動滑動觸頭，此過程中電流表指針向________偏轉；若將線圈A抽出，此過程中電流表指針向________偏轉.(均選填“左”或“右”) 【解析】　(1)電流表沒有電流通過時，指針在中央位置，要探究線圈中電流的方向，必須知道電流從正(負)接線柱流入時，電流表指針的偏轉方向. (2)閉合開關時，線圈A中的磁場增強，線圈B中產(chǎn)生的感應電流使電流表指針向右偏，則當左移滑片時，會使線圈A中的磁場增強，電流表指針將向右偏；當線圈A抽出，在線圈B處的磁場減弱，線圈B中產(chǎn)生的感應電流將使電流表指針向左偏. 【答案】　(1)電流從正(負)接線柱流入時，電流表指針的偏轉方向　(2)右　左 12.重為G的線圈系在一個彈簧測力計上，其下方有一通電導線，如圖1218甲所示，導線所通過的電流如圖乙所示，它們均在同一平面內(nèi)，求下列不同時刻彈簧測力計的示數(shù)與G的關系. 【導學號：72000020】 甲　　　　　　　　　乙 圖1218 (1)在t1時刻； (2)在t2時刻； (3)在t3時刻. 【解析】　(1)在t1時刻穿過線圈的磁通量增加，線圈產(chǎn)生感應電流，由楞次定律知，彈簧測力計的示數(shù)小于G； (2)在t2時刻穿過線圈的磁通量不變，線圈不產(chǎn)生感應電流，由力的平衡知，彈簧測力計的示數(shù)等于G； (3)在t3時刻穿過線圈的磁通量減少，線圈產(chǎn)生感應電流，由楞次定律知，彈簧測力計的示數(shù)大于G. 【答案】　(1)小于G　(2)等于G　(3)大于G