【重点推荐】2019高中物理 第一章 电磁感应 第三节 感应电流的方向分层训练 粤教版选修3-2

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第三节感应电流的方向

A级抓基础

1.(2016·上海卷)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则磁铁( )

A.向上运动B.向下运动

C.向左运动D.向右运动

解析:若磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向下,所以感应磁场方向向上,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所示的感应电流;同理,若磁铁向上运动,则感应电流的方向与图中感应电流的方向相反.故A错误,B正确;若磁铁向右运动或向左运动,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,故可判断出产生的感应电流的方向与图中感应电流的方向相反.故C、D错误.

答案:B

2.美国物理学家卡布莱用实验寻找磁单极子.实验根据的原理就是电磁感应现象,仪器的主要部分是由超导体做成的线圈,设想有一个磁单极子穿过超导线圈,如图所示,于是在超导线圈中将产生感应电流,关于感应电流的方向下列说法正确的是( )

A.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中产生的感应电流的方向发生变化

B.N磁单极子与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向相同

C.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向不变

D.假若磁单极子为N磁单极子,穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向始终为顺时针(从上往下看)

解析:若N磁单极子穿过超导线圈的过程中,当磁单极子靠近线圈时,当穿过线圈中磁通量增加,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知,感应磁场方向从下向上,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向为逆时针;当N磁单极子远离线圈时,当穿过线圈中磁通量减小,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知,感应磁场方向从下向上,再由右手螺旋定则可确定

感应电流方向为逆时针,且线圈中产生的感应电流方向不变;若是S磁单极子穿过超导线圈,同理得出:靠近线圈时,感应磁场从上向下,则感应电流方向顺时针,当远离时,感应电流方向也是顺时针.故ABD错误,C正确.

答案:C

3.如图所示,一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,环中的感应电流(自左向右看)( )

A.沿顺时针方向

B.先沿顺时针方向后沿逆时针方向

C.沿逆时针方向

D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向

解析:条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中,原磁场方向向右,且磁通量在增加,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,所以感应电流的磁场向左,由安培定则,知感应电流的方向(自左向右看)沿逆时针方向.故C正确,A、B、D错误.答案:C

4.(多选)小明有一个磁浮玩具,其原理是利用电磁铁产生磁性,让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来,其构造如图所示.若图中电源的电压固定,可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置,则下列叙述正确的是( )

A.电路中的电源必须是直流电源

B.电路中的a端点须连接直流电源的负极

C.若增加环绕软铁的线圈匝数,可增加玩偶飘浮的最大高度

D.若将可变电阻的电阻值调大,可增加玩偶飘浮的最大高度

解析:让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来,则需让玩偶受到向上的恒定的磁场力,在线圈中要产生上面是N极的恒定的磁场,故电路中的电源必须是直流电源,且根据左手定则,电路中的a端点须连接直流电源的正极,选项A正确、B错误;若增加环绕软铁的线圈匝数,可使电磁铁产生的磁场增强,从而增加玩偶飘浮的最大高度,选项C正确;若将可变电阻的电阻值

调大,则通过电磁铁的电流减小,磁场减弱,则可减小玩偶飘浮的最大高度,选项D错误.故选A、C.

答案:AC

5.目前,我国的电磁弹射技术已达到世界先进水平,将很快装备到下一代航母中.航母上舰载机电磁弹射的驱动原理如图所示,当闭合开关S,固定线圈中突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环(舰载机)被弹射出去.则( )

A.闭合S的瞬间,从左侧看环中的感应电流沿顺时针方向

B.若将电池正负极调换后,金属环将向右弹射

C.若将金属环置于线圈的右侧,金属环将向左弹射

D.若将金属环置于线圈的右侧,金属环将向右弹射

解析:闭合S瞬间穿过金属环的磁通量增大,依据楞次定律,从左侧看感应电流沿逆时针方向,故A错误;电池正负极变化只影响磁场方向并不影响磁场的变化,根据“来拒去留”可得,金属环受力向左,故将向左弹射出去,故B错误;若将金属环置于线圈的右侧,根据“来拒去留”可得,金属环受力向右,故将向右弹射出去,故C错误,D正确.

答案:D

6.(多选)如图所示,线圈竖直放置且固定不动,当它正上方的磁铁运动时,流过电阻的电流是由A经R到B,则磁铁可能( )

A.向下运动B.向上运动

C.向左平移D.以上运动都不可能

解析:因为流过电阻的电流是由A经R到B,则由右手定则可知,产生感应电流在线圈中的磁场方向向下,与原磁场方向相同,故穿过线圈的磁通量是减小的,故线圈可能向上运动或者向左平移,选项B、C正确.

答案:BC

B级提能力

7.如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度L将( )

A .S 减小,L 变长

B .S 减小,L 变短

C .S 增大,L 变短

D .S 增大,L 变长

解析:根据右手螺旋定则可知,直线电流下边磁场方向垂直纸面向里,由于电流增大,则弹性的金属圆环中的磁通量增大,导致产生感应电流,根据楞次定律可知,圆环中的感应电流方向为逆时针方向;根据左手定则可知,弹性的金属圆环上边的所受的安培力竖直向下,弹性的金属圆环下边的所受的安培力竖直向上,由于下边离长直导线电流越远,磁场越弱,所以向下的安培力大于向上的安培力,从而导致橡皮绳的长度l 变长;可将圆环等效成一段一段的导线,由左手定则可知,安培力指向圆心,导致弹性环面积S 减小,故A 正确,BCD 错误.

答案:A

8.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m 的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB 正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N 及在水平方向运动趋势的正确判断是( )

A .F N 先小于mg 后大于mg ,运动趋势向左

B .F N 先大于mg 后小于mg ,运动趋势向左

C .F N 先大于mg 后小于mg ,运动趋势向右

D .F N 先小于mg 后大于mg ,运动趋势向右

解析:根据楞次定律可知,在磁铁穿过线圈的过程中,线圈先受斥力作用后受引力作用,所以线圈所受的支持力先大于重力后小于重力,“来拒去留”,线圈有向右的运动趋势,所以只有选项C 正确.

答案:C

9.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示.在0~T 2时间内,直导线中电流向上,则在T 2

~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )

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