2023年上海高三物理模拟卷汇编：感应电流方向的判定

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一、单选题
1．（2023·上海金山·统考二模）如图，通有恒定电流的固定直导线附近有一圆形线圈，导线与线圈置于同一水平面。若减小导线中的电流强度，线圈内产生（ ）
A．逆时针电流，且有收缩趋势
B．逆时针电流，且有扩张趋势
C．顺时针电流，且有收缩趋势
D．顺时针电流，且有扩张趋势
【答案】D
【详解】当导线中电流强度减小，导线将产生的磁场减弱，使得穿过线框的磁通量减小，从而产生感应电流阻碍磁通量的减小，依据右手螺旋定则可知，穿过线圈的磁通量向下（俯视），再由楞次定律的“增反减同”可知，线圈中产生顺时针方向感应电流，为阻碍磁通量的减小，则线圈有扩张趋势。
故选D。
2．（2023·上海静安·统考二模）一种新型合金材料的磁性随温度升高而减弱。如图，A为由这种合金材料制作的长方体，B为位于A左侧的金属线圈。若对A加热，则从左向右看（ ）
A．B中一定产生逆时针方向电流B．B中一定产生顺时针方向电流
C．B线圈一定有收缩的趋势D．B线圈一定有扩张的趋势
【答案】D
【详解】AB．因为未知A产生的磁场的方向，故而无法判断B中感应电流的方向，A、B错误；
CD．因为A加热后温度升高，故而磁性减弱，B线圈中的磁通量减少，由“增缩减扩”可知，线圈B一定有扩张的趋势，故C错误，D正确。
故选D。
3．（2023·上海松江·统考二模）如图，长直导线MN置于三角形金属线框ABC上，两者彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分，导线通入由M到N的电流，当电流增大时，关于线框的判断正确的是（ ）
A．磁通量的变化量为零B．受到向右的安培力
C．产生顺时针方向的感应电流D．两侧均有收缩的趋势
【答案】B
【详解】导线通入由M到N的电流，根据安培定则可知，MN左侧磁场方向向里，右侧磁场方向向外；虽然线框被导线分成面积相等的两部分，但左侧部分区域离导线比较近，所以左侧部分区域磁场比右侧部分区域磁场强，故线框的磁通量向里；当电流增大时，线框的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，线框中产生逆时针方向的感应电流；结合左手定则可知，线框各部分所受安培力的合力水平向右，左侧有收缩趋势，右侧有扩张趋势。
故选B。
4．（2023·上海宝山·统考一模）如图所示，有一固定的闭合导体圆环L，一条形磁铁垂直于圆环所在的平面，且其中心在圆环圆心处。现将条形磁铁稍许竖直向上或向下抽动，则圆环L中的电流（从上向下看）（ ）
A．都沿顺时针方向
B．都沿逆时针方向
C．磁铁向上抽动时沿顺时针方向，向下抽动时沿逆时针方向
D．磁铁向上抽动时沿逆时针方向，向下抽动时沿顺时针方向
【答案】B
【详解】由题图可知，将条形磁铁由图示位置稍许竖直向上或向下抽动时，穿过圆环的磁场方向向上，且磁通量都在减少，由楞次定律可知，圆环L中的感应电流的磁场方向也向上，由安培定则可知，圆环L中的感应电流方向（从上向下看）都沿逆时针方向，ACD错误，B正确。
故选B。
5．（2023·上海浦东新·统考二模）如图，将磁铁插入或拔出线圈过程中检流计指针都发生偏转，则（ ）
A．拔出过程磁场力对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能
B．拔出过程磁场力对磁铁做负功，将电能转化为其他形式的能
C．插入过程磁场力对磁铁做正功，将其他形式的能转化为电能
D．插入过程磁场力对磁铁做正功，将电能转化为其他形式的能
【答案】A
【详解】由楞次定律知道感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的变化，阻碍其相对运动，无论磁铁插入或拔出过程磁场力均对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能。
故选A。
6．（2023·上海徐汇·统考二模）一水平固定的长直导线中通以图示方向的恒定电流。导线下方一水平放置的闭合导线框abcd，沿图示方向从远处匀速靠近直导线后又沿图示方向匀速远离。整个过程中，线框ad边中的感应电流方向（ ）
A．始终d→a
B．先d→a，再a→d，再d→a
C．先d→a，再a→d
D．先d→a，再a→d，再d→a，再a→d，再d→a
【答案】B
【详解】由安培定则知，通有恒定电流的直导线产生的磁场在图中闭合导线框一侧的方向为斜向右下方，另一侧的方向为斜向右上方；在导线框从远处匀速靠近导线到达导线正下方的过程中，磁通量先增大后减小（正下方时为零），通过的磁感线方向为斜向下，由楞次定律知导线框中感应电流方向先为abcda后为adcba；同理，而导线框从直导线正下方向右匀速远离直导线过程中，穿过导线框的磁场方向斜向右上方，磁通量先变大后变小，由楞次定律可知，感应电流方向为先adcba后abcda，故整个过程中，线框ad边中的感应电流方向为先d→a，再a→d，再d→a。
故选B。
7．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（ ）
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．该实验现象不符合能量守恒定律
C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流
【答案】D
【详解】AB．由楞次定律，线圈中产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力，时而体现斥力，导致电流做功，从而使系统的机械能转化为内能，导致磁铁和弹簧组成的系统的机械能减少，但这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，AB错误；
C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，C错误；
D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，D正确。
故选D。
8．（2023·上海静安·统考一模）如图，螺线管A竖直放置在水平桌面上，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环。闭合电键，绝缘环C向上运动。C由静止开始上升至最高点的过程中，桌面对A的支持力大小（ ）
A．始终减小B．先增大后减小
C．始终增大D．先减小后增大
【答案】B
【详解】闭合电键，绝缘环C向上运动。C由静止开始上升至最高点的过程中，闭合电键瞬间C中产生感应电流，受到的安培力先增大后减小，根据牛顿第三定律可知桌面对A的支持力大小先增大后减小。故选B。
9．（2023·上海浦东新·统考一模）虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，当闭合线圈由静止开始平移时，磁场对边的安培力方向如图所示。则线圈内磁通量变化及边受到的安培力方向分别为（ ）
A．变大，向左B．变大，向右C．变小，向左D．变小，向右
【答案】C
【详解】当闭合线圈由静止开始平移时，磁场对边的安培力方向如图所示，可知线框面积有增大的趋势，阻碍磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈内磁通量变小，则边受到的安培力向左，使面积有增大趋势。故C正确ABD错误。
故选C。
二、解答题
10．（2023·上海奉贤·统考二模）如图甲所示，P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨，间距为d，处在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直于P、Q放在导轨上，导体棒ef与P、Q导轨之间的动摩擦因素为。质量为M的正方形金属框abcd，边长为L，每条边的电阻均为r，用绝缘细线悬挂在竖直平面内，ab边水平，金属框的a、b两点通过细导线与导轨相连，金属框处于大小也为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动，从导体棒开始运动计时，悬挂线框的细线拉力FT随时间t的变化如图乙所示，g为重力加速度。
（1）写出导体棒ef运动过程中感应电流的方向；
（2）求t0时间以后通过ab边的电流大小；
（3）求t0时间以后导体棒ef运动的速度大小；
（4）求电动机的牵引力功率P。
【答案】（1）导体棒中感应电流的方向由e指向f；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）由右手定则可知，当导体棒ef向左运动，导体棒中感应电流的方向由e指向f；
（2）由图乙可知，时刻开始，拉力恒定，故回路中电流恒定，设边的电流为，边的电流为，则由平衡条件可得
由图像知
、、三边电阻串联后再与边电阻并联，所以由并联电路的特点可得
联立以上各式可得
（3）根据导体框的受力情况可知，时刻以后导体棒ef将做匀速直线运动，设导体棒ef和导体框组成的闭合电路的干路电流为，则由（2）中可得
设导体棒ef运动的速度大小为，产生的感应电动势为，则有
由闭合电路的欧姆定律有
联立以上各式可得
（4）导体棒ef做匀速运动，设电动机的牵引力为，则由平衡条件可得
电动机牵引力的功率为
联立解得
三、填空题
11．（2023·上海杨浦·统考二模）汽车中的电磁辅助减震系统可等效简化为如图所示（俯视）的装置，减震线圈处于辐射状的水平磁场中。若某时刻测得线圈内有逆时针方向且正在增大的感应电流，则图中线圈此时在竖直方向做________运动。已知线圈质量为、周长为、电阻为，线圈所处磁场的磁感应强度大小为，以竖直向下为正方向，当线圈的加速度大小为时其速度________。（重力加速度g取）
【答案】 向上加速 -2.2
【详解】[1]线圈内有逆时针电流，由右手定则可知线圈向上运动；感应电流增大，由，，可得
则线圈加速运动，所以线圈向上加速运动。
[2]由，，，解得
以竖直向下为正方向，则
由牛顿第二定律得
解得
代入数据得
12．（2023·上海静安·统考一模）如图所示，闭合导线框abcd与闭合电路共面放置，且恰好有一半面积在闭合电路内，当移动滑动变阻器的滑片P时，导线框中产生了沿adcba方向的感应电流，则滑动变阻器的滑片移动方向是______，导线框abcd所受磁场力的方向是______．
【答案】 向左 向左
【详解】[1][2]导线框左侧磁通量方向垂直线框向里，导线框右侧磁通量方向垂直线框向外，且导线框左侧平均磁感应强度大于右侧平均磁感应强度，所以导线框的净磁通量垂直于线框向里，当线圈中感应电流的方向是adcba时，垂直线框向里的净磁通量变小，回路中电流增小，由楞次定律可得滑动变阻器的滑片向左滑动；由左手定则可知线框受力方向向左。
13．（2023·上海青浦·统考二模）图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈。事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转。现将电键S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先_______，最后回到中间位置不动。指针回到中间不再偏转的原因是：________。
【答案】 向左偏转 穿过B的磁通量不再变化
【详解】[1]已知电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转，由楞次定律可判断此时穿过B的磁通量向下减少或向上增加。电键S刚闭合时，由安培定则可判断此时穿过B的磁通量向下增加，线圈B中产生电流从负极流入灵敏电流计，由此可知电流计指针会向左偏转。
[2]而稳定一段时间后，线圈A中电流不再变化，产生磁场也就不再变化，则穿过B的磁通量不再变化，B中不再产生感应电流，电流计指针回到中间不再偏转。
14．（2023·上海宝山·统考二模）如图甲所示，一竖直放置的载流长直导线和abcd矩形导线框固定在同一竖直平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。在t＝0到t＝t1时间内，长直导线中电流i随时间变化如图乙所示，图中箭头表示电流i的正方向，则线框中感应电流的方向为___________；线框受到的安培力方向为___________。
【答案】 沿adcba方向 先水平向左，后水平向右
【详解】[1]根据右手螺旋定则，可知长直导线在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，又因为电流先变小后反向增大，所以穿过闭合回路的磁通量先是垂直纸面向里在减少，后是垂直纸面向外的再增加，根据楞次定律可知，线圈中产生沿adcba方向的电流；
[2]根据左手定则可知，线框的ad边初始受到向左的安培力，bc边受到向右的安培力，又因为ad边离直导线较近，所以受到的安培力较大，线框受到的安培力的合力水平向左；之后直导线中的电流反向增大，同理，线框的ad边受到向右的安培力，bc边受到向左的安培力，又因为ad边离直导线较近，所以受到的安培力较大，线框受到的安培力合力水平向右。故线框受到的安培力先是水平向左，后是水平向右。