高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 科学探究:感应电流的方向课时训练

2.1科学探究：感应电流的方向基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一条形磁体平放在水平桌面上，一闭合线圈保持在竖直平面内，从条形磁铁探出桌面的一端的左上方竖直下落，线圈平面垂直于磁铁（如图）．在线圈通过磁铁截面的过程中磁铁一直静止，关于磁铁的受力分析正确的是

A．线圈中感应电流的方向不会变化

B．磁铁受桌面的支持力一直大于重力

C．磁铁受到桌面的摩擦力一直向右

D．磁铁受到桌面的摩擦力一直向左

2．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）

A．开关S由断开到闭合的瞬间

B．开关S由闭合到断开的瞬间

C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动

D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动

3．如图所示，一导体棒在匀强磁场中以速度v匀速运动，则关于导体棒各点电势高低的说法正确的是(   )

A．上端电势最高 B．下端电势最高 C．中点电势最高 D．各点电势相同

4．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是

A．流过R的电流方向是a到b

B．电容器的下极板带正电

C．磁铁下落过程中，加速度保持不变

D．穿过线圈的磁通量不断减小

5．如图所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同．一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下面的说法中正确的是(　　)

A．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量最大

B．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零

C．从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化

D．从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向保持不变

6．某导线构成的回路如图所示，现给回路加上垂直于纸面向里的匀强磁场，并使磁场的磁感应强度增大，则能正确表示回路中产生的感应电流方向的是（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方一定高度处有一个竖直的条形磁铁。把条形磁铁水平向右移动时，金属圆环始终保持静止。下列说法不正确的是（  ）

A．金属圆环相对桌面有向右的运动趋势

B．金属圆环对桌面的压力小于其自身重力

C．金属圆环有扩张的趋势

D．金属圆环受到水平向右的摩擦力

8．如图所示，矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是（   ）

A． B．

C． D．

9．如图所示，同轴的两个平行导线圈M、N.  M中通有如图所示的交变电流，则（ ）

A．在t1到t2时间内导线圈M、N 互相排斥

B．在t1时刻M、N 间相互作用的磁场力为零

C．在t2到t3时间内导线圈M、N 互相吸引

D．在t1时刻M、N 间相互作用的磁场力最大

10．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

A．向右加速运动 B．向左匀速运动

C．向右减速运动 D．向左减速运动

11．如图所示，长直导线和矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通过恒定电流，电流方向竖直向上。现使线框由位置I向右先加速后减速平动到位置II，在线框的运动过程中（   ）

A．线框中先产生顺时针方向的感应电流，后产生逆时针方向的感应电流

B．线框中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流

C．线框中一直产生顺时针方向的感应电流

D．线框中一直产生逆时针方向的感应电流

12．如图所示，当磁场的磁感应强度B在逐渐增强的过程中，内外金属环上的感应电流的方向应为　　

A．内环顺时针方向，外环逆时针方向

B．内环逆时针方向，外环顺时针方向

C．内外环均顺时针方向

D．内外环均逆时针方向

13．某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自处落至处。在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是(     )

A．始终顺时针 B．先顺时针再逆时针

C．始终逆时针 D．先逆时针再顺时针

14．如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中轴线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。设线圈在此过程中受到的支持力为FN，摩擦力为。以下判断正确的是（　　）

A．先向右，后向左 B．一直大于mg

C．先大于mg，后小于mg D．线圈中感应电流的方向始终不变

15．如图所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是（　　）

A．始终dcba

B．先abcd，后dcba

C．先abcd，后dcba，再abcd

D．先dcba，后abcd，再dcba

二、填空题（共4题）

16．学习楞次定律的时候，老师往往会做如下图所示的实验。图中，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的。a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止。当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，a环将___________；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环将___________。填“靠近磁铁”、“远离磁铁”或“静止不动”

17．如图所示，当线圈由图示位置开始向左拉出磁场时，线圈中感应电流方向是___________；线圈受到磁场对其作用力的合力方向是_________________。

18．验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过_____________（填“归纳总结”、“理想模型”、“假设推理”）得出结论：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的______________.

19．如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。

（1）在给出的实物图中，用实线作为导线将实验仪器连成实验电路。___________

（2）将线圈L1插入L2中，合上开关。在线圈L1中插入软铁棒，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向___________（填“相同”或“相反”）；断开开关，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向___________（填“相同”或“相反”）。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？

21．图中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？

22．如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动。

（1）请用楞次定律判断感应电流的方向。

（2）感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据课本P27右手定则，自己试着做一做。

23．在“探究楞次定律”的实验中，某同学记录了实验过程的三个情境图，其中有两个记录不全，请将其补充完整。

参考答案

1．B

【解析】

线圈向下运动的过程中穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈产生的感应电流的方向一定会发生变化．故A错误；根据楞次定律可知，线圈向下运动的过程中，产生的感应电流对线圈一直存在阻碍作用，即磁铁对线圈一直有向上的作用力，根据牛顿第三定律可知，线圈对磁体一直有向下的作用力，所以磁铁受桌面的支持力一直大于重力．故B正确；根据楞次定律，线圈在桌面以上时，线圈对磁体的作用力的方向为右下方，所以磁铁还要受到向左的摩擦力；而线圈在桌面以下时，线圈对磁体的作用力的方向为左下方，所以磁铁还要受到向右的摩擦力．故CD错误．故选B．

点睛：首先应掌握楞次定律的基本应用，楞次定律的第二描述是能量守恒定律在电磁感应现象中得出的必然结果．一般在解决有关相对运动类问题时用楞次定律的第二描述将会非常简便．

2．A

【详解】

若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管产生的磁场互相排斥，根据楞次定律可知，M中磁通量增大，M向右移动阻碍磁通量增大，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，变阻器滑片向左滑动，故A正确。

故选A。

3．A

【详解】

当导体棒向右运动时，由右手定则可知，导体棒的上端电势较高；选项A正确，BCD错误．

4．B

【详解】

ABD．当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，线圈下端相当于电源正极，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电，下极板带正电，故B正确，AD错误；

C．磁铁下落过程中，根据楞次定律：“来拒去留”，加速度大小减小，故C错误．

5．D

【详解】

试题分析：磁通量是指穿过线圈中磁感线的净条数，故在位置2，磁通量为0，但磁通量的变化率不为0，A对，B错；由1到2，磁通量减小，感应电流为逆时针，由2到3，磁通量增加，感应电流仍为逆时针，C错；由楞次定律知，线圈所受磁场力总是阻碍线圈与导线的相对运动，方向总是向右，D对．

考点：法拉第电磁感应定律、楞次定律．

【名师点睛】对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：

(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；

(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；

(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；

(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．

6．C

【详解】

该平面回路为一个回路，垂直于线框平面向里的匀强磁场增大时，根据楞次定律，外环的感应电流的方向为逆时针方向，内环的感应电流的方向为顺时针方向。

故选C。

7．D

【详解】

当条形磁铁沿轴线竖直向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，由“增缩减扩”可知，线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，根据“来去拒留”可知，磁铁，金属圆环间相互吸引，则圆环对桌面的压力小于其自身重力，且圆环相对桌面有向右的运动趋势，则金属圆环受到水平向左的摩擦力，故ABC错误，D正确；

故选D。

8．C

【详解】

由感应定律和欧姆定律得：，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率，而B-t图像中的斜率表示，故在2～3s感应电流的值是0～1s的2倍．再由B-t可知，0～1时间内，B增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由楞次定律，则感应电流是逆时针的，因而是负值．所以可判断0～1s为负的恒值；1～2s为零；2～3s为正的恒值，C正确．

【点睛】此类问题不必非要求得电动势的大小，应根据楞次定律判断电路中电流的方向，结合电动势的变化情况即可得出正确结果．

9．B

【详解】

试题分析：在t1到t2时间内导线圈M，电流大小减小，则线圈N产生磁通量减小，则线圈M产生感应电流方向与线圈N相同，则出现相互吸引现象，故A错误；在t1时刻线圈M的磁通量的变化率为零，则线圈N中没有感应电流，所以M、N间没有相互作用的磁场力，故B正确；在t2到t3时间内导线圈M，电流大小增大，则线圈N产生磁通量增大，则线圈M产生感应电流方向与线圈N相反，则出现相互排斥现象，故C错误；在t2时刻线圈M的磁通量的变化率为最大，而线圈M中没有电流，所以M、N间没有相互作用的磁场力，故D错误；故选B.

考点：楞次定律；安培力

【名师点睛】此题考查楞次定律的应用，解题时要把两通电导线环等效为磁铁，由安培定则判断出磁铁的极性，根据磁铁磁极间的相互作用即可正确解题，也可以通过“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的原理判断.

10．C

【详解】

ACD．当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，同理可判断PQ向左减速运动时，MN向左运动，故AD错误，C正确；

B．PQ匀速运动时，MN中无感应电流，MN不受安培力，则MN不会运动，故B错误；

故选C。

11．C

【详解】

由安培定则，线框所在处的磁场垂直纸面向里，线框向右运动，磁通量减小，由楞次定律得，线框中一直产生顺时针方向的感应电流，C正确，ABD错误。

故选C。

12．A

【分析】

根据法拉第电磁感应定律，判断感应电流方向．

【详解】

当磁场的磁感应强度B增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向外，根据安培定则，感应电流为逆时针方向（大圆中），故小圆中的感应电流方向为顺时针方向；故选A.

【点睛】

本题是楞次定律的运用问题，关键是先确定原磁场方向、原磁通量的变化情况，然后结合楞次定律和右手螺旋定则分析．

13．B

【详解】

在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量向上先增大后减小，A处落到中间处，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针。中间处落到B处，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针。即全过程中电流先顺时针再逆时针，故B正确，ACD错误。

故选B。

14．C

【详解】

ABC．当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律“来拒去留”可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即大于mg；线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力；

当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律“来拒去留”可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即小于mg；线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。

选项AB错误，C正确；

D．磁铁靠近线圈的过程中穿过线圈的磁通量增大，远离线圈的过程中穿过线圈的磁通量减小，磁通量的变化相反，所以产生的感应电流的方向也一定相反，选项D错误。

故选C。

15．D

【详解】

根据右手定则可以判断，线圈所在位置磁场垂直纸面向外，根据电流磁场分布，线圈向右移动过程中，回路磁通量向外变大，感应电流磁场向里，根据右手定则判断，电流方向dcba，当dc边通过直导线位置后，磁通量向外减小，感应电流磁场向外，感应电流方向abcd，当ab过直导线后，磁通量向里减小，感应电流磁场向里，电流为dcba，ABC错误D正确．

16．远离磁铁    静止不动   

【详解】

当条形磁铁N极垂直a环靠近a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，a环将远离磁铁。

当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动。

17．顺时针    向右   

【详解】

[1]根据楞次定律可知圈中感应电流方向是顺时针方向；

[2]根据楞次定律可知线圈受到磁场对其作用力的合力方向是水平向右。

18．归纳总结    磁通量的变化   

【详解】

[1]验证“楞次定律实验”，分别研究开关断开、闭合；原线圈插入副线圈、原线圈从副线圈中拔出；变阻器滑片快速移动；插入铁芯、拔出铁芯等情况下感应电流方向与磁通量改变之间的关系，所用到的重要思想方法主要有归纳总结、控制变量；[2]该实验得出结论是感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

19．    相反    相同   

【详解】

(1)[1]电源、开关、滑动变阻器与L1串联组成一个磁场可调的电磁铁，L2与电流计串联，用来检测线圈L2是否产生感应电流，实验电路如图所示

(2)[2]在线圈L1中插入软铁棒，使磁场增强，磁通量增大，由楞次定律的“增反减同”可知，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向相反。

[3]断开开关，磁通量减小，据“增反减同”可知，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向相同。

20．在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转；当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置。

【详解】

干电池通电的瞬间，根据楞次定律，线圈B中产生电流，电流的方向由C到D，根据安培定则，CD导线下方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸内偏转，S极向纸外偏转。线圈A中电流稳定后，B线圈中的感应电流消失，小磁针又回到原来的位置。

21．见解析

【详解】

当条形磁铁插入A环时，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，A环都会被推斥，出现转动现象；同理把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引；当条形磁铁向B环靠近时，B环断开，B环中不产生感应电流，磁铁对B环没有安培力作用，B环将静止不动。

22．（1）感应电流的方向为a→d→c→b→a；（2）满足右手定则

【解析】

23．

【详解】

由第一个图可知：当条形磁铁的N极插入线圈过程中，电流计的指针向右偏转，则有：线圈中向下的磁场增强，感应电流的磁场阻碍磁通量增加，感应电流的磁场方向向上，则指针向右偏，记录完整。

第二个图指针向左偏，说明感应电流的磁场方向向下，与磁铁在线圈中的磁场方向相反，则线圈中磁场增强，故磁铁向下运动，如图

第三个图指针向右偏，说明感应电流的磁场方向向上，与磁铁在线圈中的磁场方向相同，则线圈中磁场减弱，故磁铁向上运动，如图