高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.4 电磁感应的案例分析课后练习题

【精编】第4节电磁感应的案例分析-1作业练习

一．填空题

1．现将电池组．滑动变阻器．带铁芯的线圈A和B．电流计及开关，如图连接。在开关闭合．线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。则线圈A向上移动，能引起电流计指针向______偏转；断开开关，能引起电流计指针向______偏转。（选填“左”或“右”）

2．如图所示，线圈丙端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一坚直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电流的方向为___________(a→b，b→a)线圈与磁铁相互__________(“吸引”．“排斥”).

3．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知：当电流从电流计G的左端流入时，指针向左偏转。

（1）将磁铁的N极向下从线圈上方竖直插入线圈L时，发现电流计的指针向左偏转。线圈由a端开始绕至b端，俯视线圈，其绕向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离线圈L时，发现电流计的指针向右偏转。线圈由a端开始绕至b端，俯视线圈，其绕向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

4．如图为某同学验证楞次定律的实验，在水平面固定一“U”形铝框架，框架上置一铝杆ab，不计摩擦，将条形磁铁放在框架正上方，当将磁铁做如下运动时，判断杆ab的运动方向：

(1)将磁铁竖直向上运动时，杆ab将向_________运动。

(2)将磁铁竖直向下运动时，杆ab将向_________运动。

(3)将磁铁水平向右运动时，杆ab将向_________运动。（填“左”或“右”）

5．如图所示，将一个闭合金属圆环在匀强磁场中捏成一个“8”字型（上．下两个圆半径相等），在这过程中，产生的感应电流方向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”）；理由是：___________。

6．(1)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的方向，其中为原线圈，为副线圈。

①在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路（原副线圈接线柱标记为■）____________。

②在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清___________的绕制方向（选填“”“”或“和”）。

③闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于___________端（选填“左”或“右”）。

(2)在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A．电源．滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。

①图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是___________。

A．减小电源两端的电压，保护电源

B．增大电源两端的电压，保护开关

C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计

D．减小电路中的电流，保护开关

②图乙中，当S闭合后，原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将___________偏转；当S闭合后，线圈A放在B中不动，滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将___________偏转；当S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将___________偏转（以上三空选填“向左”“向右”或“不”）。

7．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈产生的感应电流I的方向为________（选填“顺时针”．“逆时针”．“无感应电流”），线圈所受安培力的合力为F，的方向为______（选填“向左”．“向右”．“F为零”）。

8．1831年，物理学家法拉第用如图所示的实验装置，成功发现了磁生电现象。开关始终处于闭合状态时，a线圈中_______（填“有”或“无”）感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中_______（填“有”或“无”）感应电流产生。

9．（1）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流________（填“变大”．“变小”或“不变”）。

（2）如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。

10．如图所示，金属圆环套在光滑的绝缘水平杆上，左侧一条形磁铁，正在沿圆环轴心方向朝环运动。我们可以判断，圆环中形成的感应电流方向为________（从右往左看）（填“顺时针”或“逆时针”），环受安培力作用会向________（填“右”或“左”）运动。

11．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计与线圈连接，如图所示。已知线圈由端开始绕至端；当电流从电流计左端流入时，指针向左偏转。

（1）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为__________（填“顺时针”或“逆时针”）。

（2）将磁铁极向下从线圈上方竖直插入时，发现指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为__________（填“顺时针”或“逆时针”）。

12．如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角的角平分线方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E'，则等于________。

13．如图所示，两金属棒ab．cd放在磁场中，并组成闭合电路，当ab棒向左运动时，cd棒受到向下的磁场力，则可知磁极I是__________极，理由是___________________________________。

14．如图，铁质齿轮P可绕其水平轴O转动，其右端有一带线圈的条形磁铁，G是一个电流计，当P转动，铁齿靠近磁铁时铁齿被磁化，通过线圈的磁通量_____，线圈中就会产生感应电流。当P从图示位置开始转到下一个铁齿正对磁铁的过程中，通过G的感应电流的方向是______。

15．某同学在进行探究电磁感应的产生条件的实验中，连接了如图所示的电路，并且在下表中记录实验现象，N极插入线圈表针向右摆动。请你根据平时所学知识，在记录表的空格中填上表针的摆动情况。

16．如图为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图，产生电磁感应现象的是___________（填“A”或“B”）线圈。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向为___________（填“D到C”或“C到D”）。

17．下图为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图：

（1）请在图中连线，把实验装置连接完整______；

（2）开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在______（选填“a”或“b”）端；

（3）闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①______；②______；③______。

18．右手定则内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线______的方向，这时四指所指的方向就是______的方向。

参考答案与试题解析

1．【答案】    (1). 右    (2). 右

【解析】

【分析】

【详解】[1][2]将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时电阻变大，电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，产生的感应电流使电流计指针向右偏转。则线圈A向上移动，穿过线圈B的磁通量减小，则能引起电流计指针也向右偏转；断开开关，电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，能引起电流计指针也向右偏转。

2．【答案】b→a    排斥   

【解析】【来源】安徽省马鞍山市第二中学2018-2019学年高二第二学期期中素质测试物理试题

【详解】

当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，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，即通过电阻的电流方向为b→a。

根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥。

3．【答案】顺时针    逆时针   

【解析】【来源】山东省邹城市第一中学2020-2021学年高二（下）4月物理试题

（1）[1]由题可知在线圈L内电流从b流向a，而根据楞次定律（增反减同）知，线圈L中产生的磁场与原磁场方向相反（向上），再根据安培定则可知，感应电流方向为逆时针方向（俯视线圈），因此线圈绕向为顺时针方向（俯视线圈）；

（2）[2]由题意可知在线圈L内电流从a流向b，而根据楞次定律（增反减同）知，线圈L中产生的磁场与原磁场方向相同（向。上），再根据安培定则可知，感应电流方向与（1）问相同，而电流的流向与（1）问相反，因此线圈绕向一定与（1）问相反，为逆时针方向（俯视线圈）。

4．【答案】右    左    右   

【解析】【来源】河南省开封市五县联考2019-2020学年高二上学期期末物理试题

【分析】

【详解】

(1)[1]由“增缩减扩”可知，磁铁竖直向上运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动；

(2)[2]由“增缩减扩”可知，将磁铁竖直向下运动时，回路磁通量变大时，杆将向左移动；

(3)[3]由“增缩减扩”可知，将磁铁水平向右运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动。

5．【答案】顺时针    增反减同   

【解析】【来源】上海市静安区新中高级中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

[1][2]由题意可知，将半径为r的金属圆环变成上．下半径相等两圆，则有

解得

再由面积公式

可知，面积变化为

整个闭合回路的磁通量减少，根据楞次定律可得，感应电流形成的磁场和原磁场同向，再由安培定则可知，产生的感应电流方向为顺时针。

6．【答案】    和    右    C    向左    向左    向右   

【解析】

(1)①[1]接线电路如图所示：

②[2]在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清和的绕制方向。

③[3]闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于电阻最大的位置，即右端。

(2)①[4]图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是减小电路中的电流，保护灵敏电流计，故选C。

②[5]甲图中，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从哪端流入，指针将偏向哪边；则图乙中，当S闭合后，原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过B的磁通量增加，根据楞次定律可知，通过灵敏电流计的电流从正极流入，则指针将向左偏转；

[6]当S闭合后，线圈A放在B中不动，滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，通过A的电流变大，则穿过B的磁通量变大，根据楞次定律可知，灵敏电流计的电流从正极流入，则指针将向左偏转；

[7]当S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，则穿过B的磁通量变小，根据楞次定律可知，灵敏电流计的电流从负极流入，则指针将向右偏转；

7．【答案】顺时针    右   

【解析】【来源】上海浦东上中东校2019-2020学年高二下学期中期素质评估物理试题

【分析】

【详解】

[1]金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框abcd左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况，总磁通量的方向与MN右侧磁场的方向相同，为垂直于纸面向里。若MN中电流突然减小时，穿过线框的磁通量将减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框abcd感应电流方向为顺时针

[2]再由左手定则可知，左边受到的安培力水平向右，而右边的安培力方向也水平向右，故安培力的合力F向右

8．【答案】无    有   

【解析】【来源】内蒙古赤峰学院附属中学2020-2021学年高二（下）月考物理试题

[1]开关始终处于闭合状态时，b线圈中电流稳定，产生磁场稳定，故a线圈中磁通量不发生变化，a线圈中无感应电流产生；

[2]开关闭合或断开瞬间，b线圈中电流变化，产生磁场变化，通过a线圈的磁通量发生变化，a线圈有感应电流产生。

9．【答案】    ①. 收缩    ②. 变小    ③. 左    ④. 收缩

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]ab棒在恒力F作用下，速度增大，切割磁感线运动产生的电动势

E=Blv

增大，abdc中的感应电流增大，abdc内磁场增强，穿过圆环L的磁通量增大，所以圆环有收缩的趋势。

[2]ab棒受到的安培力

F′=

逐渐增大，由

F-=ma

知，加速度a逐渐减小，故速度增大得越来越慢，因此通过圆环L中的磁通量的变化率逐渐变小，圆环内产生的感应电流逐渐变小。

（2）[3][4]变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势。

10．【答案】顺时针    右   

【解析】【来源】新疆哈密市哈密石油高级中学2018—2019学年高二下学期期中物理试题

【详解】

[1]原磁场方向向右，向右运动时，穿过圆环的磁通量要变大，根据楞次定律，圆环中感应电流产生向左的感应磁场，即产生了顺时针方向的感应电流（从右往左看）。

[2]据来拒去留，环受到向右的安培力，将向右运动。

11．【答案】逆时针    逆时针   

【解析】【来源】四川省德阳市什邡中学2020-2021学年高二（下）第一次月考物理试题

（1）[1] 由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由b经G流向a，再由安培定则知线圈绕向为逆时针；

（2）[2] 由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，指针向右偏转则感应电流由b经G流向a，再由安培定则知线圈绕向为逆时针。

12．【答案】

【解析】

【详解】设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，则

折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为

故产生的感应电动势为

所以

13．【答案】  S  由左手定则判断电流方向c→d，从而电流是b→a，根据右手定则，磁感线垂直穿过手心，I为S极

【解析】I是S极，理由是：由左手定则判断电流方向c→d，从而电流是b→a，根据右手定则，磁感线垂直穿过手心，故I为S极.

14．【答案】增大    先向左再向右   

【解析】【来源】2020届上海市宝山区高三（下)二模物理试题

【分析】

【详解】

[1]铁齿被磁化产生的磁场方向与线圈原磁场方向相同，从右向左，所以通过线圈的磁通量增大。

[2]线圈正对铁齿离开，从右向左的磁场减弱，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从右向左，根据安培定则可知通过G的电流为从右向左；当上边铁齿靠近线圈时，线圈中从右向左的磁场增强，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从左向右，根据安培定则可知通过G的电流从左向右，所以通过G的感应电流的方向是先向左再向右。

15．【答案】向左摆动    不摆动    不摆动    向左摆动    向右摆动   

【解析】【来源】辽宁省大连市普兰店区第三十八中学2020-2021学年高二（上）期末物理试题

[1]由题意可知，当N极插入线圈时，线圈中向下的磁通量增大，表针向右摆动。当S极插入线圈时，线圈向上的磁通量增大，根据楞次定律可知表针应向左摆动。

[2][3]当N极或S极停在线圈中时，线圈中的磁通量不发生改变，没有感应电流产生，所以表针不摆动。

[4]当N极从线圈中抽出时，线圈中向下的磁通量减小，根据楞次定律可知表针应向左摆动。

[5]当S极从线圈中抽出时，线圈中向上的磁通量减小，根据楞次定律可知表针应向右摆动。

16．【答案】B    D到C   

【解析】【来源】上海市杨浦区控江中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

[1]当电键断开或闭合的瞬间，A线圈中电流变化，引起A线圈周围磁场强弱变化，通过B线圈中的磁通量变化，因此在B线圈中产生电磁感应现象。

[2]当电键闭合瞬间，A线圈中电流增强，磁场增强，磁感应强度增大；由安培定则可知电磁铁中磁感应强度的方向是顺时针方向；因此通过B线圈的磁场方向是顺时针方向，且增强，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向是逆时针，感应电流方向从D到C。

17．【答案】    a    断开开关    插入或拔出线圈A    移动滑动变阻器的滑片   

【解析】

（1）[1] 实验装置图连接如下

（2）[2] 开始实验时，滑动变阻器滑片应该调节到电阻最大的位置，故P应该放置在a端。

（3）[3] 断开开关的瞬间，电流从有到无，线圈A磁场变化，通过线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流；

[4] 插入或拔出线圈A，穿过线圈B的磁场强弱变化，线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流；

[5] 移动滑动变阻器的滑片，电流大小变化，线圈A产生的磁场变化，则线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流。

18．【答案】运动    电流   

【解析】【来源】新疆喀什地区巴楚县第一中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题

[1][2]右手定则内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是电流的方向。