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(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)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】C2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(yùn)動時(shí)(但未插入線圈內(nèi)部)()圖218A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(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁鐵的相對運(yùn)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】B3(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(qiáng)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(yùn)動時(shí)，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：78870023】圖219A導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是DCB導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是CDC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(yùn)動時(shí)，由右手定則知，感應(yīng)電流的方向由BA，故在CD中電流由CD，A錯(cuò)，B對再由左手定則判CD所受安培力為向右，C錯(cuò)，D對【答案】BD4如圖2110所示，A、B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細(xì)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(gè)圓環(huán)，則下面說法正確的是()圖2110A圖中磁鐵N極接近A環(huán)時(shí)，A環(huán)被吸引，而后被推開B圖中磁鐵N極遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí)，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運(yùn)動C用磁鐵N極接近B環(huán)時(shí)，B環(huán)被推斥，遠(yuǎn)離磁鐵運(yùn)動D用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時(shí)，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(shí)，A環(huán)均被排斥，遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí)，A環(huán)被吸引，A、B錯(cuò)誤，D正確；用磁鐵N極接近B環(huán)時(shí)，B環(huán)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B環(huán)不動，C錯(cuò)誤【答案】D5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2111A先abcd，后dcba，再abcdB先abcd，后dcbaC始終dcbaD先dcba，后abcd，再dcba【解析】線框在直導(dǎo)線左側(cè)時(shí)，隨著線框向右運(yùn)動，磁通量增加，根據(jù)楞次定律線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba.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?yàn)閍b，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閏d.線框全部跨過直導(dǎo)線后，隨著向右運(yùn)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?yàn)閐cba.故選項(xiàng)D正確【答案】D6某實(shí)驗(yàn)小組用如圖2112所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時(shí)，通過電流表的感應(yīng)電流方向是() 【導(dǎo)學(xué)號：78870025】圖2112AaGbB先aGb，后bGaCbGaD先bGa，后aGb【解析】條形磁鐵自上而下穿入線圈時(shí)，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?yàn)槟鏁r(shí)針(俯視)，即bGa.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?yàn)轫槙r(shí)針(俯視)，即aGb.【答案】D7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(gè)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(shí)，下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：78870026】圖2113A金屬環(huán)P中產(chǎn)生順時(shí)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(shí)，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(shí)針方向的感應(yīng)電流，故A項(xiàng)錯(cuò)；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(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)【答案】B8(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(gè)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(shí)，玩偶卻靜止不動，那么下列說法正確的是()圖2114A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(shí)針逆時(shí)針順時(shí)針(從上向下看)D感應(yīng)電流的方向順時(shí)針逆時(shí)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(yùn)動當(dāng)蹄形磁鐵接近線圈時(shí)，線圈有向右的運(yùn)動趨勢，所受靜摩擦力方向向左，當(dāng)蹄形磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者吸引，線圈仍有向右的運(yùn)動趨勢，所受靜摩擦力方向仍向左，A對，B錯(cuò)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(shí)針，再逆時(shí)針，最后順時(shí)針，C對，D錯(cuò)【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(shí)，線框整體受力情況為() 【導(dǎo)學(xué)號：78870027】圖2115A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(shí)，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(shí)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(shí)，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】A10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(qiáng)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(jì)，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(yuǎn)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(yuǎn)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2116A先順時(shí)針后逆時(shí)針B先逆時(shí)針后順時(shí)針C先逆時(shí)針后順時(shí)針，再逆時(shí)針D先順時(shí)針后逆時(shí)針，再順時(shí)針【解析】根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍的磁感線的分布特點(diǎn)，檢測線圈由遠(yuǎn)處移至直導(dǎo)線正上方時(shí)，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(shí)針后順時(shí)針，當(dāng)檢測線圈由直導(dǎo)線正上方移至遠(yuǎn)處時(shí)，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(shí)針后逆時(shí)針，所以C正確【答案】C11.如圖2117所示，水平平行的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距離為L1 m，左端接有定值電阻R2 ，金屬棒PQ與導(dǎo)軌接觸良好，PQ的電阻為r0.5 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F2 N作用下運(yùn)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QP.(2)棒PQ相當(dāng)于電源，電流在PQ上由負(fù)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(yùn)動，當(dāng)F安F時(shí)，PQ棒的速度最大，設(shè)為v，此時(shí)感應(yīng)電動勢：EBLv，回路電流：I.由FF安知FBIL，得：v5 m/s，方向水平向右【答案】(1)QP(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d50 cm，其間有B1.0T的勻強(qiáng)磁場一個(gè)正方形線圈邊長為l10 cm，線圈質(zhì)量m100 g，電阻為R0.20 .開始時(shí)，線圈的下邊緣到磁場上邊緣距離為h80 cm.將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)的速度相等(g取10 m/s2)，求：圖2118(1)線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場時(shí)，線圈中產(chǎn)生電流的大小和方向；(2)線圈進(jìn)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(yùn)動，設(shè)在2位置時(shí)速度為v0v2ghEBlv0I由以上三式可得：I2 A方向：逆時(shí)針(2)線圈進(jìn)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Qmgd0.50 J.【答案】(1)2 A逆時(shí)針(2)0.50 J