高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 第1節(jié) 感應(yīng)電流的方向?qū)W業(yè)分層測評 魯科版選修3-2

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感應(yīng)電流的方向 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達標(biāo)] 1．根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場一定(　　) A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量 B．與引起感應(yīng)電流的磁場反向 C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 D．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 【解析】　 感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙磁通量，它和引起感應(yīng)電流的磁場可以同向，也可以反向． 【答案】　C 2．如圖218所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下．當(dāng)磁鐵向下運動時(但未插入線圈內(nèi)部)(　　) 圖218 A．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引 B．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥 C．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引 D．線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互排斥 【解析】　當(dāng)磁鐵向下運動時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁鐵的相對運動，所以線圈上端為N極．根據(jù)安培定則，判斷感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同． 【答案】　B 3．(多選)兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖219所示的勻強磁場中，與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以在導(dǎo)軌上自由滑動，當(dāng)AB在外力F作用下向右運動時，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870023】 圖219 A．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→C B．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→D C．磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向左 D．磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向右 【解析】　AB棒向右運動時，由右手定則知，感應(yīng)電流的方向由B→A，故在CD中電流由C→D，A錯，B對．再由左手定則判CD所受安培力為向右，C錯，D對． 【答案】　BD 4．如圖2110所示，A、B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細桿的兩端，桿可繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的．若用磁鐵分別靠近這兩個圓環(huán)，則下面說法正確的是(　　) 圖2110 A．圖中磁鐵N極接近A環(huán)時，A環(huán)被吸引，而后被推開 B．圖中磁鐵N極遠離A環(huán)時，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運動 C．用磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)被推斥，遠離磁鐵運動 D．用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥 【解析】　根據(jù)楞次定律的推廣含義，用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥，遠離A環(huán)時，A環(huán)被吸引，A、B錯誤，D正確；用磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B環(huán)不動，C錯誤． 【答案】　D 5．如圖2111所示，導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，當(dāng)線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線的過程中，線框中感應(yīng)電流的方向是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870024】 圖2111 A．先abcd，后dcba，再abcd B．先abcd，后dcba C．始終dcba D．先dcba，后abcd，再dcba 【解析】　線框在直導(dǎo)線左側(cè)時，隨著線框向右運動，磁通量增加，根據(jù)楞次定律線框中感應(yīng)電流的方向為dcba.在線框的cd邊跨過直導(dǎo)線后，如圖所示，根據(jù)右手定則ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為a→b，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為c→d.線框全部跨過直導(dǎo)線后，隨著向右運動，磁通量減少，根據(jù)楞次定律知線框中感應(yīng)電流的方向為dcba.故選項D正確． 【答案】　D 6．某實驗小組用如圖2112所示的實驗裝置來驗證楞次定律．當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表的感應(yīng)電流方向是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870025】 圖2112 A．a(chǎn)→G→b B．先a→G→b，后b→G→a C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b 【解析】　條形磁鐵自上而下穿入線圈時，磁場方向向下，由楞次定律可知線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上，再應(yīng)用安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向為逆時針(俯視)，即b→G→a.同理可以判斷出條形磁鐵穿出線圈的過程中，感應(yīng)電流的方向為順時針(俯視)，即a→G→b. 【答案】　D 7．如圖2113所示，一根長導(dǎo)線彎成如圖中abcd的形狀，在導(dǎo)線框中通以直流電，在框的正中間用絕緣的橡皮筋懸掛一個金屬環(huán)P，環(huán)與導(dǎo)線框處于同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)電流I增大時，下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870026】 圖2113 A．金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時針方向的電流 B．橡皮筋的長度增大 C．橡皮筋的長度不變 D．橡皮筋的長度減小 【解析】　導(dǎo)線框中的電流產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向里，當(dāng)電流I增大時，金屬環(huán)P中的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知金屬環(huán)P中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故A項錯；根據(jù)對稱性及左手定則可知金屬環(huán)P所受安培力的合力方向向下，并且隨電流I的增大而增大，所以橡皮筋會被拉長，故B項正確，C、D項錯． 【答案】　B 8．(多選)如圖2114所示，一用絕緣材料做的玩偶兩腳固定在矩形閉合線圈兩個邊上，現(xiàn)將其放置在水平薄板上，有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度)，當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈時，玩偶卻靜止不動，那么下列說法正確的是(　　) 圖2114 A．線圈受摩擦力方向一直向左 B．線圈受摩擦力方向先向左、后向右 C．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→順時針(從上向下看) D．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針(從上向下看) 【解析】　根據(jù)楞次定律“阻礙”的效果，阻礙導(dǎo)體、磁體間的相對運動．當(dāng)蹄形磁鐵接近線圈時，線圈有向右的運動趨勢，所受靜摩擦力方向向左，當(dāng)蹄形磁鐵遠離線圈時，兩者吸引，線圈仍有向右的運動趨勢，所受靜摩擦力方向仍向左，A對，B錯．穿過線圈的磁通量先向上的增加，再向下的增多，最后向下的減少．由楞次定律知，從上往下看，感應(yīng)電流的方向先順時針，再逆時針，最后順時針，C對，D錯． 【答案】　AC [能力提升] 9．如圖2115所示，MN是一根固定的通電長直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€左邊，兩者彼此絕緣．當(dāng)導(dǎo)線中的電流突然增大時，線框整體受力情況為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870027】 圖2115 A．受力向右 B．受力向左 C．受力向上 D．受力為零 【解析】　本題可用兩種解法： 解法一：根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線周圍的磁場分布如圖所示．當(dāng)直導(dǎo)線上電流突然增大時，穿過矩形回路的合磁通量(方向向外)增大，回路中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，因ad、bc兩邊對稱分布，所受的安培力合力為零．而ab、cd兩邊雖然通過的電流方向相反，但它們所在處的磁場方向也相反，由左手定則可知它們所受的安培力均向右，所以線框整體受力向右，A正確． 解法二：從楞次定律的另一表述分析可知當(dāng)MN中電流突然增大時，穿過線框的磁通量增大，感應(yīng)電流引起的結(jié)果必是阻礙磁通量的增大，即線框向右移動，故線框整體受力向右，A正確． 【答案】　A 10．如圖2116所示，在水平地面下有一條沿東西方向鋪設(shè)的水平直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有自東向西穩(wěn)定、強大的直流電流．現(xiàn)用一閉合的檢測線圈(線圈中串聯(lián)有靈敏電流計，圖中未畫出)檢測此通電直導(dǎo)線的位置．不考慮地磁場的影響，且檢測線圈位于水平面內(nèi)．現(xiàn)使線圈從距直導(dǎo)線很遠處由北向南沿水平地面通過直導(dǎo)線的上方并繼續(xù)移動至距直導(dǎo)線很遠處，在此過程中，俯視檢測線圈，其中的感應(yīng)電流的方向是(　　) 圖2116 A．先順時針后逆時針 B．先逆時針后順時針 C．先逆時針后順時針，再逆時針 D．先順時針后逆時針，再順時針 【解析】　根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍的磁感線的分布特點，檢測線圈由遠處移至直導(dǎo)線正上方時，穿過線圈的磁場有向下的分量，磁通量先增大后減小，由楞次定律和安培定則可知，線圈中的電流方向先逆時針后順時針，當(dāng)檢測線圈由直導(dǎo)線正上方移至遠處時，穿過線圈的磁場有向上的分量，磁通量先增大后減小，由楞次定律和安培定則可知，線圈中的電流方向先順時針后逆時針，所以C正確． 【答案】　C 11.如圖2117所示，水平平行的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距離為L＝1 m，左端接有定值電阻R＝2 Ω，金屬棒PQ與導(dǎo)軌接觸良好，PQ的電阻為r＝0.5 Ω，導(dǎo)軌電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B＝1 T的勻強磁場中，現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F＝2 N作用下運動，求： 圖2117 (1)棒PQ中感應(yīng)電流的方向； (2)棒PQ中哪端電勢高； (3)棒PQ所受安培力的方向； (4)棒PQ的最大速度. 【導(dǎo)學(xué)號：78870028】 【解析】　(1)根據(jù)右手定則可知電流方向由Q→P. (2)棒PQ相當(dāng)于電源，電流在PQ上由負極流向正極，故P端電勢高． (3)由左手定則知，PQ棒所受安培力方向水平向左． (4)由于向左的安培力增大，故PQ棒做加速度越來越小的加速運動，當(dāng)F安＝F時，PQ棒的速度最大，設(shè)為v，此時感應(yīng)電動勢：E＝BLv，回路電流：I＝.由F＝F安知F＝BIL，得：v＝＝5 m/s，方向水平向右． 【答案】　(1)Q→P　(2)P端　(3)水平向左 (4)5 m/s，方向水平向右 12.如圖2118所示，水平的平行虛線間距為d＝50 cm，其間有B＝1.0T的勻強磁場．一個正方形線圈邊長為l＝10 cm，線圈質(zhì)量m＝100 g，電阻為R＝0.20 Ω.開始時，線圈的下邊緣到磁場上邊緣距離為h＝80 cm.將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等．(g取10 m/s2)，求： 圖2118 (1)線圈下邊緣剛進入磁場時，線圈中產(chǎn)生電流的大小和方向； (2)線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的電熱Q. 【解析】　(1)線圈由1位置到2位置做自由落體運動，設(shè)在2位置時速度為v0 v＝2gh E＝Blv0 I＝ 由以上三式可得：I＝2 A 方向：逆時針． (2)線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到3位置產(chǎn)生的電熱，而2、3位置動能相同，由能量守恒Q＝mgd＝0.50 J. 【答案】　(1)2 A　逆時針　(2)0.50 J