2.1 感应电流的方向 (解析版)
1. 如图所示的四种情况中,满足磁铁与线圈相互排斥且通过R的感应电流方向从b到a的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】CD.由“来拒去留”可知,磁铁靠近线圈时磁铁与线圈相互排斥,故选项CD错误;由B图可知,当磁铁N极竖直向下运动时,穿过线圈的磁场方向向下增大,由楞次定律可知感应电流的磁场向上,则由右手螺旋定则可知电流方向从a经过R到b.故B错误,A正确;故选A.
2.如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则( )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是
B.若线圈竖直向下平动,有感应电流产生
C.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是
D.当线圈以ab边为轴转动时,其中感应电流方向是
【答案】A
【解析】由图根据右手螺旋定则可知,导线右侧的磁场方向垂直纸面向里,离导线越近,磁感应强度越大。A.若线圈向右平动,穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流方向为,A正确;B.若线圈竖直向下平动,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流,B错误;C.当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流方向是,C错误;D.当线圈以ab边为轴转动一周后将产生交变电流,由于不知道转动多少角度则无法说明线圈内感应电流的方向,D错误。故选A。
3.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在时间内,直导线中电流方向向上,下列说法正确的是( )
A.时间内,线框内感应电流方向为顺时针,线框有扩张趋势
B.时间内,线框内感应电流方向为顺时针,线框有收缩趋势
C.时间内,线框内感应电流方向为逆时针,线框有扩张趋势
D.时间内,线框内感应电流方向为逆时针,线框有收缩趋势
【答案】D
【解析】AB.在时间内,直导线电流方向向上,根据安培定则,知导线左侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐减小,则磁场逐渐减弱,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流,且线框面积有扩张的趋势,故AB错误;
CD.同理可知,时间内,感应电流方向为逆时针,线框有收缩趋势,故C错误,D正确。故选D。
4.如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁体从高处加速下落接近回路时( )
A.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁体的加速度一定大于g
D.磁体的加速度仍等于g
【答案】A
【解析】AB.当条形磁体从上到下接近闭合回路时,穿过回路的磁通量在不断增加。根据楞次定律可知,感应电流所产生的效果总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化——增加,阻碍磁通量增加可以通过减小回路的面积来实现,故P、Q将互相靠拢,A正确,B错误;
CD.为了反抗磁体下落时磁通量的增加,根据“来拒去留”可知,感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力,使磁体下落的加速度小于g,C、D错误。故选A。
5.根据楞次定律可知( )
A.感应电流的磁场总与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场总与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
【答案】C
【解析】AB.当磁通量增大时,感应电流的磁场与它相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场与它相同。即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小。即感应电流的磁场一定是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故AB错误,
CD.当穿过回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。故C正确D错误。
故选C。
6.如图所示,A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线,二者电流大小和方向都相同.一个矩形闭合金属线圈abcd与A、B在同一平面内,并且ab边保持与通电导线平行.线圈从图中的位置1匀速向左移动,经过位置2,最后到位置3,其中位置2恰在A、B的正中间.则下列说法中正确的是( )
A.在位置2时,穿过线圈的磁通量为零
B.在位置2时,穿过线圈的磁通量的变化率为零
C.从位置1到位置3的整个过程中,线圈内感应电流的方向发生了变化
D.从位置1到位置3的整个过程中,线圈受到的磁场力的方向先向右后向左
【答案】A
【解析】AB.磁通量是指穿过线圈中磁感线的净条数,故在位置2,A导线在线圈中的磁场方向向里,B导线在线圈中的磁场方向向外,则线圈的磁通量为0,但磁通量的变化率不为0,A正确,B错误;C.1→2,磁通量向外减小,感应电流为逆时针方向,2→3,磁通量向里增大,感应电流仍为逆时针方向,C错误;D.由楞次定律知,线圈所受磁场力总是阻碍线圈与导线的相对运动,方向总是向右,D错误.故选A。
7.如图所示,在某节实验课上,李老师把一个带有长铁芯的导电线圈L、开关S和电源用导线连接起来,并将一金属套环套过线圈L的铁芯后放在线圈上方。闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。某同学另找来器材再做此实验。他连接好电路,经重复试验,导电线圈上的套环均未动。对比李老师演示的实验,下列四个说法中,导致套环未动的原因可能是( )
A.导电线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高
C.所选导电线圈的匝数太多 D.所用套环的材料与李老师的不同
【答案】D
【解析】A.导电线圈接在了直流电源上,在闭合S的一瞬间,通过套环的磁通量也会瞬间增大从而使套环跳起,故A不符合题意;BC.电源电压过高和所选导电线圈的匝数太多,线圈L产生的磁场强度都会增大,理论上应使套环跳起得更高,故BC不符合题意;
D.所用套环的材料与李老师的不同,即有可能选用了绝缘体制作的套环,或者材料密度较大的套环,前者是由于套环中不会产生感应电流而不跳起,后者是因为套环质量较大,以至于感应电流的阻碍作用不足以将套环托起,故D符合题意。故选D。
8.如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动,现蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看),则矩形线圈中产生的磁感应电流情况和运动情况为( )
A.线圈将逆时针转动,转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针转动,转速比磁铁小
C.线圈转动过程中,感应电流方向始终是d→c→b→a
D.线圈转动过程中,感应电流方向始终是a→b→c→d
【答案】B
【解析】AB、根据楞次定律可知,为阻碍磁通量增加,则导致线圈与磁铁转动方向相同,但快慢不一,线圈的转速一定比磁铁转速小,故A错误,B正确;CD、从图示位置磁铁开始转动时,线圈abcd中穿向纸面向里的磁通量增大,产生感应电流方向abcda,在磁铁不断转动的过程中,导致线圈abcd中磁通量一会儿正向穿过增大或减小,一会儿反向穿过增大或减小,所以感应电流的方向一定会发生改变,故CD错误;故选B.
9.如图所示,一闭合小金属线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方,从上往下看,此过程中小线圈中感应电流的方向 ( )
始终沿顺时针
B.始终沿逆时针
C.先沿顺时针后沿逆时针
D.先沿逆时针后沿顺时针
【答案】B
【解析】小线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方的过程中,磁通量先向上减小后向下增大;根据楞次定律的推论“增反减同”,可判断小线圈中感应电流的方向始终沿逆时针(从上往下看),ACD错误,B正确。故选B。
10.如图所示,光滑无电阻的金属框架MON竖直放置,水平方向的匀强磁场垂直MON平面,质量为m的金属棒ab从∠abO=45°的位置由静止释放,两端沿框架在重力作用下滑动。在棒由图示位置滑动到处于水平位置的过程中,ab中感应电流的方向是( )
A.由a到b
B.由b到a
C.先由a到b,再由b到a
D.先由b到a,再由a到b
【答案】A
【解析】以ab棒与金属框架组成的回路为研究对象,由几何知识可知,当∠abO为45°时,回路面积最大,故棒由图示位置开始运动的过程中,穿过回路的磁通量在减小,由楞次定律可知,产生的感应电流方向为顺时针,即ab中感应电流的方向为由a到b,BCD错误,A正确。故选A。
11.如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,一条形磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管,不计空气阻力.下列说法正确的是
条形磁铁做自由落体运动
B.电流计中的电流先由B到A,后由A到B
C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量
D.A点的电势先高于B点的电势,后低于B点的电势
【答案】B
【解析】A.由于磁铁在运动中产生电磁感应现象,故磁铁受到阻碍作用,故磁铁不会做自由落体运动;故A错误;
BD.当磁铁N极向下运动,导致穿过线圈的磁通量变大,且方向向下,则由楞次定律可得线圈中产生感应电流方向盘旋而下,螺线管下端相当于电源的正极。所以通过G的电流方向为从B到A,当S极离开螺线管时,穿过线圈的磁通量变小,且方向向下,则螺线管上端相当于电源的正极。所以通过G的电流方向为从A到B,则A点的电势先低于B点的电势,后高于B点电势,故D错误,B正确;
C.根据能量守恒规律可知,磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量和磁铁的动能之和,故磁铁减小的重力势能大于回路中产生的热量,故C错误。故选B。
12.法拉第的贡献无法用任何物质来衡量,他的研究涉及电学、磁学、电化学等方面,发明了电动机和发电机,变压技术等等,其中电磁感应现象的发现对电磁学的发展有重要的作用。如图所示是法拉第发现电磁感应现象的一个装置的示意图,软铁环上绕有M、N两个线圈,线圈M与电源、开关S1相连,线圈N与电阻R,开关S2相连。下列说法正确的是( )
A.先闭合S2 ,再闭合S1,有电流从a-R-b
B.先闭合S1,再闭合S2,有电流从a-R-b
C.先闭合S2 ,再闭合S1,有电流从b-R-a
D.先闭合S1 ,再闭合S2,有电流从b-R-a
【答案】C
【解析】BD.先闭合S1,再闭合S2,右边线圈磁通量就不发生变化,所以不会有电流产生,B、D错误;AC.先闭合S2后闭合S1,则右边磁通量增加,根据安培定则可知,穿过右边的磁通量在增加,原磁场方向向下,由楞次定律可知,感应电流磁场方向向上,根据安培定则可知流过电阻的电流为,故C正确,A错误。故选C。
13.如图所示,A、B都是铝环,A环闭合,B环有缺口,两者固定在横梁两端,横梁可绕中间支点转动。某同学用条形磁铁的一个磁极靠近或远离静止的A、B环,观察到不同现象。下列推断正确的是( )
A.N极远离A环时,A环被吸引是由于A环被磁化
B.S极靠近A环时,A环产生顺时针方向的电流
C.N极靠近B环时,B环不动,是因为B环内磁通量不发生变化
D.S极远离B环时,B环不动,是因为B环没有产生感应电动势
【答案】B
【解析】A. N极远离A环时,A环被吸引是由于A环产生感应电流,A错误;
B. S极靠近A环时,A环的磁通量增加,根据楞次定律,感应电流的磁场垂直纸面向里,根据安培定则,A环产生顺时针方向的电流,B正确;
CD. S极远离B环时,B环磁通量发生变化产生感应电动势,有缺口无感应电流,磁铁与B环无作用力,所以B环不动,CD错误。故选B。
14.如图电路中要使电流计G中的电流方向如图所示,则导轨上的金属棒AB的运动情况是( )
A.向左匀速移动 B.向左加速移动 C.向右减速移动 D.向右加速移动
【答案】D
【解析】A. AB棒若做匀速移动,AB棒产生稳定的感应电动势,在右边的回路中产生稳定的感应电流,则右边线圈中产生稳定的磁场,在左边线圈中不产生感应电流,故A错误;
B. 金属棒AB向左加速移动时,根据右手定则可知,AB中产生感应电流方向为A→B,感应电动势增大,感应电流增大,右侧线圈中产生的磁场向右且增强,根据楞次定律分析得知,电流计G中的电流方向与所示方向相反,故B错误;
CD. 金属棒AB向右减速移动时,根据右手定则可知,AB中产生感应电流方向为B→A,感应电动势减小,感应电流减小,右侧线圈中产生的磁场向左且减弱,根据楞次定律分析得知,电流计G中的电流方向与所示方向相反;同理判断,当向右加速运动时,电流计G中的电流方向与如图所示相同;故C错误,D正确。故选D。
15.如图,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、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流方向 ____________(填顺时针、逆时针)。
【答案】 收缩 顺时针
【解析】由于金属棒ab向右运动,根据楞次定律判断可知abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,在圆环处产生垂直于纸面向里的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增加,依据楞次定律可知,圆环将产生顺时针方向的感应电流,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大。2.1 感应电流的方向 (原卷版)
1. 如图所示的四种情况中,满足磁铁与线圈相互排斥且通过R的感应电流方向从b到a的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则( )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是
B.若线圈竖直向下平动,有感应电流产生
C.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是
D.当线圈以ab边为轴转动时,其中感应电流方向是
3.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在时间内,直导线中电流方向向上,下列说法正确的是( )
A.时间内,线框内感应电流方向为顺时针,线框有扩张趋势
B.时间内,线框内感应电流方向为顺时针,线框有收缩趋势
C.时间内,线框内感应电流方向为逆时针,线框有扩张趋势
D.时间内,线框内感应电流方向为逆时针,线框有收缩趋势
4.如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁体从高处加速下落接近回路时( )
A.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁体的加速度一定大于g
D.磁体的加速度仍等于g
5.根据楞次定律可知( )
A.感应电流的磁场总与原磁场方向相反
B.感应电流的磁场总与原磁场方向相同
C.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
D.穿过闭合导体回路的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
6.如图所示,A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线,二者电流大小和方向都相同.一个矩形闭合金属线圈abcd与A、B在同一平面内,并且ab边保持与通电导线平行.线圈从图中的位置1匀速向左移动,经过位置2,最后到位置3,其中位置2恰在A、B的正中间.则下列说法中正确的是( )
A.在位置2时,穿过线圈的磁通量为零
B.在位置2时,穿过线圈的磁通量的变化率为零
C.从位置1到位置3的整个过程中,线圈内感应电流的方向发生了变化
D.从位置1到位置3的整个过程中,线圈受到的磁场力的方向先向右后向左
7.如图所示,在某节实验课上,李老师把一个带有长铁芯的导电线圈L、开关S和电源用导线连接起来,并将一金属套环套过线圈L的铁芯后放在线圈上方。闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。某同学另找来器材再做此实验。他连接好电路,经重复试验,导电线圈上的套环均未动。对比李老师演示的实验,下列四个说法中,导致套环未动的原因可能是( )
A.导电线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高
C.所选导电线圈的匝数太多 D.所用套环的材料与李老师的不同
8.如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动,现蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看),则矩形线圈中产生的磁感应电流情况和运动情况为( )
A.线圈将逆时针转动,转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针转动,转速比磁铁小
C.线圈转动过程中,感应电流方向始终是d→c→b→a
D.线圈转动过程中,感应电流方向始终是a→b→c→d
9.如图所示,一闭合小金属线圈从蹄形磁铁的N极正上方移到S极正上方,从上往下看,此过程中小线圈中感应电流的方向 ( )
始终沿顺时针
B.始终沿逆时针
C.先沿顺时针后沿逆时针
D.先沿逆时针后沿顺时针
10.如图所示,光滑无电阻的金属框架MON竖直放置,水平方向的匀强磁场垂直MON平面,质量为m的金属棒ab从∠abO=45°的位置由静止释放,两端沿框架在重力作用下滑动。在棒由图示位置滑动到处于水平位置的过程中,ab中感应电流的方向是( )
A.由a到b
B.由b到a
C.先由a到b,再由b到a
D.先由b到a,再由a到b
11.如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,一条形磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管,不计空气阻力.下列说法正确的是
条形磁铁做自由落体运动
B.电流计中的电流先由B到A,后由A到B
C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量
D.A点的电势先高于B点的电势,后低于B点的电势
12.法拉第的贡献无法用任何物质来衡量,他的研究涉及电学、磁学、电化学等方面,发明了电动机和发电机,变压技术等等,其中电磁感应现象的发现对电磁学的发展有重要的作用。如图所示是法拉第发现电磁感应现象的一个装置的示意图,软铁环上绕有M、N两个线圈,线圈M与电源、开关S1相连,线圈N与电阻R,开关S2相连。下列说法正确的是( )
A.先闭合S2 ,再闭合S1,有电流从a-R-b
B.先闭合S1,再闭合S2,有电流从a-R-b
C.先闭合S2 ,再闭合S1,有电流从b-R-a
D.先闭合S1 ,再闭合S2,有电流从b-R-a
13.如图所示,A、B都是铝环,A环闭合,B环有缺口,两者固定在横梁两端,横梁可绕中间支点转动。某同学用条形磁铁的一个磁极靠近或远离静止的A、B环,观察到不同现象。下列推断正确的是( )
A.N极远离A环时,A环被吸引是由于A环被磁化
B.S极靠近A环时,A环产生顺时针方向的电流
C.N极靠近B环时,B环不动,是因为B环内磁通量不发生变化
D.S极远离B环时,B环不动,是因为B环没有产生感应电动势
14.如图电路中要使电流计G中的电流方向如图所示,则导轨上的金属棒AB的运动情况是( )
A.向左匀速移动 B.向左加速移动 C.向右减速移动 D.向右加速移动
15.如图,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、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流方向 ____________(填顺时针、逆时针)。
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