1、2012年粤教版高中物理选修 3-2 1.3探究感应电流的方向练习卷与答案（带解析） 选择题 楞次定律中 “阻碍 ”的含义是指（ ） A感应电流形成的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 B感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的增强 C感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的减弱 D当引起感应电流的磁场增强时，感应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同 答案： D 试题分析：楞次定律中 “阻碍 ”的含义相当电路中磁通量增加时，感应电流的磁场要阻碍它的增加，感应磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场要阻碍它的减少，感应磁场方向与原磁场方
2、向相同，即 “增反减同 ” A.感应电流形成的磁场方向与引起感应电流的磁通量的变化方向相反， A错； B.感应电流形成的磁场既阻碍引起感应电流的原磁场的增强，也阻碍引起感应电流的原磁场的减弱， B错； C.感应电流形成的磁场既阻碍引起感应电流的原磁场的增强，也阻碍引起感应电流的原磁场的减弱， C错； D.当引起感应电流的磁场增强时，感 应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同正确。 D正确； 故答案：选 D. 考点：考查对楞次定律的理解。 点评 : 掌握楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，是解决本题的关键。 如图所示，线
3、圈 abcd所在平面与磁感线平行，在线圈以 ab边为轴顺时针（由下往上看）转过 180的过程中，线圈中感应电流的方向为（ ） A总是沿 abcda B总是沿 dcbad C先沿 abcda，后沿 dcbad D先沿 dcbad，后沿 abcda 答案： 试题分析：盯准某一个面，判断出原磁通量的方向以及变化情况，根据楞次定律或者右手定则判断出感应电流的方向 根据右手定则可知由平行位置开始转动到 时，穿过线圈磁通量增加，感应电流磁场与原磁场方向相反，电流方向由 dcbad；由 转到平行位置穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，电流方向为 abcda，故 D正确 考点：考查磁通量
4、的变化的判断 点评 :产生感应电流条件的灵活应用，注意把握磁通量是否变化这一根本条件，是正确解答的关键 如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环 R沿螺线管的轴线加速下 落，在下落过程中，铜环面始终保持水平。铜环先后经过轴线上 1、 2、 3位置时的加速度分别为 a1、 a2、 a3；若位置 2处于螺线管的中心，位置 1、 3与位置 2等距离，则（ ） A a10，线圈继续摆动，通过位置 时，从左向右穿过线圈的磁通量在减小。 线圈第一次通过位置 时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据右手螺旋定则，顺着磁场方向看去，感应电流的方向为逆时针方向 .当线圈第一
5、次通过位置 时，穿过线圈的磁通量减少，可判断出感应电流为顺时针方向， B正确 。 故答案：选 B。 考点：本题考查楞次定律；电磁感应中的能量转化 点评 :楞次定律的应用和能量守恒相合注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化 两圆环 AB置于同一水平面上，其中 A为均匀带电绝缘环， B为导体环，当 A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时， B中产生如图所示的感应电流，则（ ） A A可能带正电且转速减小 B A可能带正电且转速增大 C A可能带负电且转速减小 D A可能带负电且转速增大 答案： BC 试题分析： A
6、环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使 B中的磁通量发生变化，则可以在 B中产生感应电流；则根据楞次定律可判断 A中带电及转动情况 解：由图可知， B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外，由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；若原磁场向里，则 A中电流应为顺时针，故 A应带正电，因磁场变强，故 A中电流应增大，即 A的转速应增大，故 B正确； 若原磁场向外，则 A中电流应为逆时针，即 A应带负电，且电流应减小，即 A的转速应减小，故 C正确； 故选 BC 考点：考查楞次定律； 电流、电压概念 点评 : 本题为楞次定律应用的逆过程，要明确 B中感应电流
7、是因为 B中的磁通量发生变化引起的，同时还应知道由于 A的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关 有两个匀强磁场区域，宽度都为 L，磁感应强度大小都是 B，方向如图所示，单匝正方形闭合线框由均匀导线制成，边长为 L导线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区。规定线框中感应电流逆时针方向为正方向。则线框从位置 I运动到位置 II的过程中，图所示的感应电流 i随时间 t变化的图线中正确的是（ ） 答案： C 试题分析：线框刚进入磁场时，只有一条边切 割磁感线，全部进入磁场后，有两条边切割磁感线，根据 E=BLv求出感应电动势，从而求出感应电流的大小根据右手定则判定出感应电流的方向 在 0-
8、 阶段，感应电流的大小 I1= ，方向为顺时针方向 在 阶段，感应电流的大小 I2= ，方向为逆时针方向 在 阶段，感应电流的大小 I3= ，方向为顺时针方向 故答案：选 C。 考点：考查导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律 点评 :解决本题的关键掌握导体切割磁感线产生感应电动势 E=BLv，以及会用右手定则或楞次定律判定感应电流的方向 如图所示，圆形金属环水平放在桌面上，有一带正电的粒子以水平速度 贴近环的上表面距环心 d处飞过，则在带电微粒飞过环的过程中，环中感应电流的方向是（ ） A始终沿顺时针方向 B始终沿逆时针方向 C先沿顺时针方向，后沿逆时针方向 D先沿逆时针方向，后沿
9、顺时针方向 答案： D 试题分析：正电荷的定向移动形成电流，电流周围有磁场，根据电流穿过铝线圈的位置，判断合磁场的变化情况，根据楞次定律判断感应电流的方向。 带正电粒子从环表面飞过时，可等效为一通电直导线中的自左向右的电流，电流大小先增后减，由右手安培定则，通过环的合磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，环中感应电流先逆时针方向后顺时针方向，正确答案：为 D。 考点：考查对楞次定律的应用 点评 :解决此类问题的关键是知道电流的方向与正电子移动方向相同。基础题。 如图所示，一个有弹性的金属环被一根橡皮绳吊于通电直导线的下方，当通电直导线中的电流 I增大时，圆环的面积 S和橡皮绳的长度 L将（ ）
10、 A S增大， L变短 B S增大， L变长 C S减小， L变短 D S减小， L变长 答案： D 试题分析：根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化，阻碍作用有三种形式：一是产生感应电流，二是通过面积的变化阻碍磁通量的变化，三是通过相对运动阻碍磁通量的变化。 通电直导线周围的磁场离导线越远就越弱，当直导线中的电流增大时，通过金属环的磁通量增大，产生的感应电流必然要阻碍磁通量的增加，由于金属环有弹性，相邻的金属环相互吸引，金属环面积缩小，同时有相对远离导线的趋势，所以橡皮绳拉长，金属环远离直导线。正确答案：选 D 考点：考查对楞次定律的理解 点评 :用安培定则判断电流周围磁场
11、的方向，以及会用楞次定律判断感应电流的方向，正确理解楞次定律的阻碍二字。 磁场垂直穿过一个圆形线框，由于磁场的变化，在线框中产生顺时针的感应电流，如图所示，则以下说法正确的是（ ） A若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在增强 B若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱 C若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在增强 D若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱 答案： BC 试题分析：根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化，所以要想产生顺时针方向的电流，即是在圆形线框中产生向里的磁场，根据增反减同进行判断。 A.若磁场方向垂直线框向里，
12、则此磁场的磁感应强度是在减弱， A错； B对； C.若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在增强，产生顺时针的电流， C对， D错； 故答案：选 BC。 考点：考查对楞次定律的掌握。 点评 :楞次定律的阻碍有好多种，增反减同，来据去留，都需要同学们在做题中巩固掌握。 铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号，以确定火车的位置。有一种磁 铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，如图所示（俯视图），当它经过安装在两铁轨之间的线圈时，便会产生一种电信号被控制中心接收到。当火车以恒定的速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图中的（ ） 答案： C 试题分析：由 E=Blv知
13、,当 v一定时 ,E一定 ,则 u一定 .由右手定则知 ,线圈进出磁场时 ,线圈中产生的感应电流方向相反 当火车头中的磁场刚接触线圈时，线圈中有一边切割磁感线，产生的感应电动势为 E=Bl；当磁场完全进入时，穿过线圈的磁通量不发生变化，无感应电动势；当磁场要离开线圈时，线 圈中又有一边在切割磁感线，产生的感应电动势E=Bl。根据右手定则判断知，两段产生的感应电动势方向相反，也就是正负极相反 .故选项 C正确 考点：考查右手定则和电磁感应现象 点评 :本题物理情境很经典，是常规物理模型，类似于磁场不动线圈在动的题型属于简单的电磁感应的应用 计算题 如图所示，矩形线框 abcd在磁感应强度为 B=
14、0.2T的匀强磁场中绕垂直于 B的轴 OO以 =10r/s匀速转动，线圈有 N=100匝，电阻共 0.5，线圈的面积S=0.2m2，则电阻 R=99.5，求： （ 1）感应电动势的最大值为多少？ 感应电流的最大值为多少？并标出图示位置时感应电流的方向。 （ 2）为使线圈能匀速转动，图示位置作用在线框上的外力矩为多大？ 答案：（ 1） 251V;2.51A; ;(2) 10N m 试题分析：本题关键是确定在何位置时产生的感应电动势最大及图示位置时感应电流的电磁力矩。线框转动时，只 ab， cd边切割磁感线， ad， dc边始终不切割磁感线，而且 ab， cd边切割的速度始终与 ab， cd垂直大
15、小恒定，在图示位置时， ab边速度垂直磁感线向纸外， dc边速度垂直磁感线向纸里，故此时产生的感应电动势最大。 （ 1）设 。则 用右手定则可判定图示位置时感应电流方向为 （ 2）图示位置时， ab 边受安培力垂直纸面向里， cd 边受安培力垂直纸面向外，这时安培力的力矩最大。 M 安 =2NF 磁 =NF 磁 L2=NBIL1L2=NBIS=1000.22.510.2N=10N m 为了保持线圈匀速转动，这时外力矩的大小应等于此时安培力矩的大小，故 M外 =10N m 考点：本题考查了正弦式电流的最大值 ,感应电流方向的判定，力矩的求法； 点评 :右手定则的应用非常广泛，交流发电机的原理主要
16、就是电磁感应现象，重点知识理解并掌握。 如图所示，竖直平行导轨间距 l=20cm，导轨顶端接有一电键 K，导体棒 ab与导轨接触良好且无摩擦， ab 的电阻 R=0.4，质量 m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度 B=1T，当 ab棒由静止释放 0.8s后，突然接通电键，不计空气阻力。设导轨足够长，求 ab棒的最大速度和最终速度的大小（ g取 10m/s2） 答案： m/s 1m/s 试题分析：金属棒先做自由落体运动，闭合电键的瞬间安培力大于重力，导体棒要做加速度减小的加速运动，知道安培力等于重力时做匀速直线运动。 ab棒由静止 开始自由下落 0.8s
17、时速度大小为 =gt=8m/s 则闭合 K瞬间， ab棒中产生的感应电流大小 I=Bl/R=4A ab棒受重力 mg=0.1N 因为 Fmg， ab棒加速度向上，开始做减速运动， 产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，当安培力 F=mg时，开始做匀速直线运动。 此时满足 解得，最终速度 。 闭合电键时速度最大为 8m/s 考点：考查力学的综合应用 点评 :本题解题关键是判断出闭合电键的瞬间安培力大于重力，加速度向上，牛顿第二定律的应用在此题中充分体现出来了。需要学生熟练掌握。 如图（ a）所示，一平行 光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距 L=0.2m，电阻 R=1.0。有一导体杆静止地放在轨道
18、上，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为 B=0.50T的匀强磁场中，磁场的方向垂直于轨道面向下。现用一外力拉导体杆，使导体做加速度为 a的匀加速运动， F与时间 t的关系如图（ b）所示，求杆的质量 m和加速度 a.答案： a=10m/s2 m=0.1kg 试题分析：分析其受力：水平方向上，安培力和外力 F，由题意导体杆匀加速运动，所以合外力恒定，即 F-F 安 =ma；根据法拉第电磁感应定律求出安培力的表达式，再结合图 形即可解题： 导体杆与光滑轨道、电阻 R组成闭合回路，当杆向右运动时在回路中产生感应电流，杆在外力和安培力作用下匀加速运动，经时间 t速度为 ，则有： 杆切割磁感线，产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律 由右手定则判断感应电流方向为逆时针方向，根据欧姆定律： 杆受到的安培力，由楞次定律中的阻碍知：方向向左，大小为 根据牛顿第二定律 解以上各式得： ，这就是外力 F和时间 t的函数关系。 在图像上任意取两点即可解得结果， 如取（ 0， 1）和（ 20， 3）两点代入最后的函数关系就能得两个方程， 解得： 考点：考查法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿第二定律的应用 点评 : 本题是一道电磁感应与力学知识相结合的问题，综合性较强，涉及到力和运动 .导体杆向右运动时切割磁感线，回路中产生感应电流
