新高考物理一轮复习考点分层训练12.4 探究影响感应电流方向的因素（2份，原卷版+解析版）

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12.4 探究影响感应电流方向的因素
题组1：基础实验
1. （单选）利用图示电路探究感应电流方向的规律，线圈A通过变阻器和开关K连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A装在线圈B的里面，闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏.保持开关闭合，下列操作仍能使电流计的指针向右偏的是( )
A. 将滑动变阻器滑片向右滑动B. 将滑动变阻器滑片向左滑动
C. 将线圈A从线圈B中缓慢抽出D. 将线圈A从线圈B中迅速抽出
【答案】A
【解析】把线圈A装在线圈B的里面，闭合开关瞬间，穿过B线圈的磁通量增加，此时电流计的指针向右偏，可见要使电流计的指针向右偏，穿过B线圈的磁通量应增加。将滑动变阻器滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，通过线圈A的电流增大，穿过B线圈的磁通量增加；将滑动变阻器滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，通过线圈A的电流减小，穿过B线圈的磁通量减小；将线圈A从线圈B中缓慢或迅速抽出时，穿过B线圈的磁通量均减小。故A正确，BCD错误。
2.如图所示的器材可用来研究电磁感应现象，其中L1、L2为两个线圈，G为灵敏电流计。
(1)将图中所缺导线补接完整 ；
(2)如果闭合开关瞬间发现灵敏电流计的指针向右偏，电路稳定后，将L1迅速从L2中抽出时，电流计的指针将 (选填“向右偏”“向左偏”或“不偏”)；
(3)将L1插入L2中，闭合开关后，下列操作可使L2中感应电流与L1中电流绕行方向相反的是 。
A.在L1中插入软铁棒 B.拔出L1
C.将变阻器滑片向右移动 D.断开开关
【答案】
向左
A
【解析】(1)将L2与灵敏电流计G连接构成闭合回路，将L1与滑动变阻器、电源和开关连接，电路图如图所示；
(2)如果闭合开关瞬间发现灵敏电流计的指针向右偏，表明磁场方向一定，穿过线圈L2的磁通量增大时，灵敏电流计的指针向右偏，可知，电路稳定后，将L1迅速从L2中抽出时，磁场方向不变，穿过线圈L2的磁通量减小，电流计的指针将向左偏；
(3)A.在L1中插入软铁棒，穿过线圈L2的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向一定相反，根据安培定则可知，L2中感应电流与L1中电流的绕行方向相反，故A正确；
B.拔出L1，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向一定相同，根据安培定则可知，L2中感应电流与L1中电流的绕行方向相同，故B错误；
C.将变阻器滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的电流减小，线圈L1产生的磁场减弱，穿过线圈L2的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向一定相同，根据安培定则可知，L2中感应电流与L1中电流的绕行方向相同，故C错误；
D.断开开关，穿过线圈L2的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向一定相同，根据安培定则可知，L2中感应电流与L1中电流的绕行方向相同，故D错误。
故选A。
3.某物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。
(1)如图甲连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流计指针偏转方向，对调电源正负极，重复以上操作。该操作是为了获得电流计指针偏转方向与 方向的对应关系。
(2)请用笔画线代表导线，将图乙中各器材连接起来，组成正确的实验电路 。
(3)图乙连接完毕后，将A线圈放置在B线圈中，闭合开关，并移动滑片，可以发现电流计指针有偏转，此实验步骤的目的是说明
A.只要电路中电流够强，就可以产生感应电流
B.部分电路切割磁场，就可以产生感应电流
C.无需电路切割磁场，也可以产生感应电流
(4)换用图丙的装置，将磁铁插入和拔出线圈，观察电流计指针的偏转方向。将实验操作的内容和观察到的指针偏转方向，记录在下表，由实验序号1和 (填实验序号)可得出结论：当线圈中的磁场增强时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
(5)由实验序号2和4可得出的结论是 。
【答案】电流
C
3
当线圈中的磁场减弱时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同
【解析】(1)如图甲连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流计指针偏转方向，对调电源正负极，重复以上操作。该操作是为了获得电流计指针偏转方向与电流方向的对应关系。
(2)完整的实物连线如图所示
(3)图乙连接完毕后，将 A 线圈放置在 B 线圈中，闭合开关，并移动滑片，可以发现电流计指针有偏转，此实验步骤的目的是说明无需电路切割磁场，只要电路中电流发生变化，电流产生的磁场发生变化，也可以产生感应电流。
故选C。
(4)根据表格信息可知，由实验序号1和3可得出结论：插入线圈，当线圈中的磁场增强时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
(5)根据表格信息可知，由实验序号2和4可得出的结论是：当线圈中的磁场减弱时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同。
4.在“探究电磁感应的产生条件”实验中，实验连线后如图所示：
(1)接通电源，闭合开关，G表指针会向右偏转，几秒后G表指针停在中间不动.将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，G表指针 (“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”)：迅速抽出铁芯时，G表指针 (“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”)。
(2)断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变.接通电源，闭合开关，G表指针 (“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动．
(3)实验结束后，某同学在开关还没断开，A、B两螺线管和铁芯也没分开放置的情况下，直接用手去拆除某螺线管处的导线，突然被电击了一下，则该同学被电击是在拆除 (选填“A”或“B”)螺线管所在电路时发生的。
(4)若实验过程中，发现G表始终都不偏转，不知道是G表内部线圈断了，还是连接电路的某根导线断了。于是小明选择一根导线，短接G表，并摇动G表，指针的偏转幅度要比不短接G表摇动时的幅度小，小明判断G表内部线圈是完好的。
请问小明这样操作的原理是：
【答案】右偏
左偏
不停振动
B
电磁阻尼
【解析】(1)[1][2]由题意，通过线圈的磁通量增大时，指针右偏，则将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，电流增大，通过线圈的磁通量增大，指针右偏；迅速抽出铁芯时，通过线圈的磁通量减小，指针左偏。
(2)把直流输出改为交流输出，外线圈中的电流方向不断发生变化，则指针不停振动。
(3)只有拆除螺线管B时，通过自身的磁通量瞬间减小，产生自感电动势，人会被电击。
(4)导线短接 G 表后，再晃动 G 表，指针转动会产生感应电流，阻碍指针转动，属于电磁阻尼现象。
5.甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
(1)如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针向右偏转的有 。
A.闭合开关
B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C.开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D.开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
(2)如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中 (选填“磁通量”“磁通量变化量”或“磁通量变化率”)越大，产生的感应电流越大。
(3)丙同学用图c所示的装置来判断感应电流的方向。他使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的 (选填“正极”或“负极”)。
【答案】CD
磁通量变化率
负极
【解析】(1)断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向右偏转；为了同样使指针向右偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。
A.闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误；
B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故B错误；
C.开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故C正确；
D.开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，则B线圈中反向的磁通量增加，故D正确。
故选CD。
(2)释放高度越高，磁铁落入线圈的速度越快，则线圈中磁通量变化率越大，产生的感应电流越大。
(3)使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，测量时欧姆挡指针没有偏转，根据多用电表欧姆挡黑表笔接表内电源的正极，由红进黑出的操作原则，此时黑表笔接触的是二极管的负极。
题组2：拓展实验
6.法拉第电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小夏和小颖同学根据教材中的描述进行了进一步探究。
(1)小夏同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电流的大小可能不一样。于是她验证如下：
(a)先用大约25圈的漆包线圈的一条边框较快地切割磁感线运动
(b)然后用单根导线以相同的情况切割磁感线运动。
你认为两次灵敏电流计指针偏转程度 。
A.(a)较大 B.(b)较大
C.一样大 D.无法确定
(2)实验过程中小夏和小颖又用线圈和条形磁体来做实验(如图乙所示)，条形磁体插入或拔出线圈时，发现灵敏电流计指针发生偏转。你认为在此实验中产生感应电流大小跟什么因素有关？请你总结一下。
① ；② ；
(3)在(1)、(2)两个实验中，如何改变感应电流的方向？每个实验各写出一种方法。
① ；② 。
【答案】A
条形磁铁磁场的强弱
线圈匝数多少
改变切割方向/改变磁极方向
改变磁极方向/改变磁铁的运动方向
【解析】(1)因为多匝线圈在磁场中运动时，相当于多根导线同时切割磁感线，即相当于多个电源串联，则电路中电流较大，即(a)较大；故A正确，BCD错误。
(2)我们知道导体切割磁感线可以产生感应电流，即导体和磁场中发生了相对运动，本题中磁场运动，可以认为导线相对磁场发生了运动，因此也可以产生感应电流；则感应电流的大小与磁场的强弱、磁体运动的快慢及线圈的匝数等有关。
(3)感应电流的方向与切割方向及磁场方向有关，故二者都可以通过改变磁极方向和运动方向改变电流方向。即①改变切割方向(或改变磁极方向)；②改变磁极方向(或改变磁铁的运动方向)。
7.用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图1所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为 (“从a到b”或“从b到a”)。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是图2中的 。

图2
【答案】 从b到a
A
【解析】磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据螺旋定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为“b到a”；
当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，故A正确，BCD错误；
8.某组探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，以下三种操作，其中可行的是 。
A.螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中
B.螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
(2)研究中发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据(1)中的操作，则感应电流方向与下列哪个因素有关 。
A.螺线管的匝数 B.磁铁的磁性强弱 C.磁铁相对螺线管运动的方向
(3)图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是 。
A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光
C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
(4)通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体 (选填A.“向上”或B.“向下”)运动时，电流计指针向右偏转。
(5)若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 (选填A.“左”或B.“右”)端。
【答案】B
C
B
A
A
【解析】(1)A.螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，故A错误；
B.螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，则会产生感应电流，故B正确；
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误。
故选B。
(2)感应电流方向与磁铁相对螺线管运动的方向有关，而螺线管的匝数和磁铁的磁性强弱只能影响感应电流的大小。
故选C。
(3)条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。
故选B。
(4)当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。
故选A。
(5)闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。
故选A。
9.探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。
(1)实验现象：如图1所示，在四种情况下，将实验结果填入表格中。
①线圈内磁通量增加时的情况
②线圈内磁通量减少时的情况
请填写表格中的空白项。
(2)实验结论：当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 (填写“相同”或“相反”)。
(3)总结提炼：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 。
(4)拓展应用：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路(未画出)。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为 (填写“a到b”或“b到a”)。说明延时继电器的“延时”工作原理： 。
【答案】竖直向下
竖直向上
相反
磁通量的变化
a到b
S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用
【解析】解：(1)①图乙中感应电流沿顺时针方向(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向竖直向下；
②图丁中感应电流方向沿逆时针方向(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向竖直向上；
(2)由两表格实验现象可知，当穿过闭合线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反。
(3)由两表实验现象可知，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(4)开关闭合时，由安培定则可知，线圈A中电流产生的磁场方向竖直向下，穿过线圈B的磁场方向竖直向下；S断开瞬间，穿过线圈B的磁通量减少，由楞次定律可知，线圈B中感应电流的磁场方向竖直向下，由安培定则可知，此时直导线ab中电流方向为a到b。S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用。
故答案为：(1)①竖直向下；②竖直向上；(2)相反；(3)磁通量的变化；(4)a到b；S断开瞬间，线圈B中产生感应电流，保持铁芯中的磁性，所以衔铁不会马上被弹簧拉起，达到延时的作用。
10.小明用如图甲所示的实验装置探究“影响感应电流的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。请回答下列问题：
(1)要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小明进行了以下4种操作，其中可行的是 _(选填选项前的字母)。
A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，匀速插入或拔出螺线管
D.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，加速插入或拔出螺线管
(2)在(1)的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据(1)中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关 (选填选项前的字母)。
A.磁铁的磁场方向
B.磁铁的磁性强弱
C.磁铁运动的方向
D.磁铁运动的速度大小
(3)小明又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与灵敏电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是 (选填选项前的字母)。
A.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
B.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
C.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
D.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
(4)如图(a)所示，把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。利用该装置可探究条形磁铁在穿过铜线圈的过程中，产生的电磁感应现象。两次实验中分别得到了如图丙、丁所示的电流随时间变化的图线(两次用同一条形磁铁，在距离铜线圈上端不同高度处，由静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计)。根据此实验的操作，下列说法正确的是 (选填选项前的字母)。
A.条形磁铁的磁性越强，产生的感应电流峰值越大
B.条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，产生的感应电流峰值越大
C.铜线圈匝数越多，产生的感应电流峰值越大
D.铜线圈所围面积越大，产生的感应电流峰值越大
【答案】 ABCD
AC
BC
B
【解析】(1)螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，A正确；螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，B正确；螺线管不动，条形磁铁S极朝下，匀速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，C正确；螺线管不动，条形磁铁S极朝下，加速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，D正确。
(2)感应电流方向与磁铁的磁场方向和磁铁运动的方向有关，与磁铁的磁性强弱、磁铁运动的速度大小无关，A、C正确，B、D错误。
(3)螺线管A的磁性变强或变弱，根据楞次定律，可知影响指针摆动的方向，A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度的大小，C正确，D错误。
(4)两次实验中用同一条形磁铁，在距离铜线圈上端不同高度处下落，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化得越快产生的电流越大，由v2=2gh，得v= 2gh ，距线圈上端高度越大，到达线圈时速度越大，产生的电流峰值越大，磁铁为同一条形磁铁，磁场强弱与电流峰值的关系，该实验无法验证，A错误，B正确；铜线圈匝数、铜线圈所围面积在这两次实验中均保持不变，无法验证它们与电流峰值的关系，C、D错误。故选B。
实验序号
磁体的磁场方向
磁体运动情况
指针偏转情况
感应电流的磁场方向
1
向下
插入线圈
向左
向上
2
向下
拔出线圈
向右
向下
3
向上
插入线圈
向右
向下
4
向上
拔出线圈
向左
向上
图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
甲
竖直向下
逆时针(俯视)
竖直向上
乙
竖直向上
顺时针(俯视)

图号
原磁场方向
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
丙
竖直向下
顺时针(俯视)
竖直向下
丁
竖直向上
逆时针(俯视)