2019-2020年高中物理 2.1感應電流的方向知能優(yōu)化訓練 魯科版選修3-21如圖2111表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，其中能產(chǎn)生由a到b的感應電流的是()圖2111解析：選A.由右手定則可知選項A電流由a到b，B、C、D三項中電流由b到a，故應選A.2(xx年高考海南卷)一金屬圓環(huán)水平固定放置，現(xiàn)將一豎直的條形磁鐵，在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過圓環(huán)的過程中，條形磁鐵與圓環(huán)()A始終相互吸引B始終相互排斥C先相互吸引，后相互排斥D先相互排斥，后相互吸引解析：選D.當條形磁鐵靠近圓環(huán)時，產(chǎn)生感應電流，感應電流在磁場中受到安培力的作用，由楞次定律可知，安培力總是“阻礙變化”，因此，當條形磁鐵靠近圓環(huán)時，受到排斥力；當磁鐵穿過圓環(huán)遠離圓環(huán)時，受到吸引力，D正確3. 螺線管CD的導線繞向不明，當磁鐵AB插入螺線管時，電路中有如圖2112所示方向的感應電流產(chǎn)生下列有關螺線管及其極性的判斷正確的是()圖2112AC端一定是感應電流磁場的N極BC端一定是感應電流磁場的S極CC端的感應電流磁場極性一定與磁鐵B端極性相同D無法判斷極性的關系，因螺線管繞法不明解析：選C.根據(jù)楞次定律知，感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化，當磁鐵插入時，磁通量增加，感應電流的磁場阻礙增加，所以有螺線管C端的感應電流磁場極性一定與磁鐵B端極性相同，選項C正確4(xx年高考江蘇卷) 如圖2113所示，固定的水平長直導線中通有電流I，矩形線框與導線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導線平行線框由靜止釋放，在下落過程中()圖2113A穿過線框的磁通量保持不變B線框中感應電流方向保持不變C線框所受安培力的合力為零D線框的機械能不斷增大解析：選B.直線電流的磁場離導線越遠，磁感應越稀，故線圈在下落過程中磁通量一直減小，A錯；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場較強，線框所受合力不為零，C錯；由于電磁感應，一部分機械能轉(zhuǎn)化為電能，機械能減小，D錯故B對5. 水平放置的兩根平行金屬導軌ad和bc，導軌兩端a、b和c、d兩點分別連接電阻R1和R2，組成矩形線框，如圖2114所示，ad和bc相距L0.5 m放在豎直向下的勻強磁場中磁感應強度B1.2 T，一根電阻為0.2 的導體棒PQ跨接在兩根金屬導軌上，在外力作用下以4.0 m/s的速度向右勻速運動，若電阻R10.3 ，R20.6 ，導軌ad和bc的電阻不計，導體與導軌接觸良好求：圖2113 (1)導體PQ中產(chǎn)生的感應電動勢的大小和感應電流的方向；(2)導體PQ向右勻速滑動過程中，外力做功的功率解析：(1)EBLv1.20.54.0 V2.4 VR外 0.2 I A6 A.根據(jù)右手定則判斷電流方向QP.(2)FF安BIL1.260.5 N3.6 N.PFv3.64.0 W14.4 W.答案：(1)2.4 V電流方向QP(2)14.4 W一、單項選擇題1下列說法正確的是()A感應電流的磁場方向，總是與引起感應電流的磁場方向相反B感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同C楞次定律只能判定閉合回路中感應電流的方向D楞次定律可以判定不閉合的回路中感應電動勢的方向解析：選D.感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化，如果是因磁通量的減小而引起感應電流，則感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向相同，阻礙磁通量的減??；如果是因磁通量的增大而引起的感應電流，則感應電流的磁場與引起感應電流的磁場方向相反，阻礙磁通量的增大，A、B錯誤；楞次定律既可以判定閉合回路中感應電流的方向，也可以判定不閉合回路中感應電動勢的方向，C錯誤，D正確21931年，英國物理學家狄拉克從理論上預言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年，美國物理學家卡布萊設計了一個尋找磁單極子的實驗他設想，如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖2115所示的超導線圈，那么，從上向下看，超導線圈的感應電流()A先順時針方向，后逆時針方向的感應電流 圖2115B先逆時針方向，后順時針方向的感應電流C順時針方向持續(xù)流動的感應電流D逆時針方向持續(xù)流動的感應電流解析：選C.S磁單極子靠近超導線圈時，線圈中的磁場方向向上，磁通量增加，由楞次定律可以判斷：從上向下看感應電流為順時針方向；當S磁單極子遠離超導線圈時，線圈中磁場方向向下，磁通量減小，感應電流方向仍為順時針方向，C正確. 3飛機在一定高度水平飛行時，由于地磁場的存在，其機翼就會切割磁感線，兩機翼的兩端點之間會有一定的電勢差若飛機在北半球水平飛行，且地磁場的豎直分量方向豎直向下，則從飛行員的角度看()A機翼左端的電勢比右端的電勢低B機翼左端的電勢比右端的電勢高C機翼左端的電勢與右端的電勢相等D以上情況都有可能解析：選B.地磁場的豎直分量方向豎直向下，運用右手定則，手心向上大拇指向前，四指指向左端，所以左端電勢比右端電勢高4. 如圖2116所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中()圖2116A始終有感應電流自a向b流過電流表GB始終有感應電流自b向a流過電流表GC先有aGb方向的感應電流，后有bGa方向的感應電流D將不會產(chǎn)生感應電流解析：選C.當條形磁鐵進入螺線管的時候，閉合線圈中向右的磁通量增加，有aGb方向的感應電流；當條形磁鐵穿出螺線管時，閉合線圈中向右的磁通量減少，有bGa方向的感應電流5如圖2117所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑行時，線框ab的運動情況是()圖2117A保持靜止不動B逆時針轉(zhuǎn)動C順時針轉(zhuǎn)動D發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向解析：選C.根據(jù)圖示電路，線框ab所處位置的磁場為水平方向的，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電路中電阻增大，電流減弱，則穿過閉合導線框ab的磁通量將減少BSsin，為線圈平面與磁場方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場將阻礙原來磁場的變化，則線框ab只有順時針旋轉(zhuǎn)使 角增大，從而使穿過線圈的磁通量增加則選項C正確注意此題并不需要明確電源的極性6. 如圖2118所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)，則()圖2118A導線框進入磁場時，感應電流方向為abcdaB導線框離開磁場時，感應電流方向為adcbaC導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左解析：選D.由楞次定律可判斷，導線框進入磁場時，感應電流方向為adcba，導線框離開磁場時，感應電流方向為abcda，故A、B錯誤；根據(jù)楞次定律推廣含義，感應電流總是阻礙導體和磁場間的相對運動，故進入和離開磁場時受到的安培力方向均是水平向左，故C錯誤，D正確7. 電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖2119所示現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖2119A從a到b，上極板帶正電B從a到b，下極板帶正電C從b到a，下極板帶負電D從b到a，下極板帶正電解析：選D.穿過線圈的磁場方向向下，磁鐵接近時，線圈中磁通量增加，由楞次定律知，產(chǎn)生感應電流的磁場方向向上，由安培定則可知，流過R的電流方向是從b到a，b電勢高于a，故電容器下極板帶正電，D正確8. 在水平地面附近有豎直向下的勻強電場和垂直于紙面水平向外的勻強磁場有一質(zhì)量很小的金屬棒ab由水平靜止狀態(tài)釋放，如圖2120所示，不計空氣阻力，則()圖2120A棒的a端先著地B棒的b端先著地C棒的a、b兩端同時著地D無法判斷解析：選A.金屬棒ab進入正交的電場與磁場區(qū)域后，做切割磁感線運動根據(jù)右手定則，感應電動勢的方向由b端指向a端，即a端相當于電源的正極帶正電，b端相當于電源負極帶負電在電場E中，a端的正電荷受向下的電場力，b端的負電荷受向上的電場力，因此a端先著地答案為A.9. 如圖2121所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()圖2121A棒的機械能增加量 B棒的動能增加量C棒的重力勢能增加量D電阻R上放出的熱量解析：選A.棒受到重力、恒力F和安培力F安的作用，由動能定理WFWGW安Ek，得WFW安Ekmgh，即力F做的功與安培力做的功代數(shù)和等于機械能的增加量，A對，B、C、D錯10(xx年高考課標全國卷)如圖2122所示，兩個端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強磁場一銅質(zhì)細棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2 R時銅棒中電動勢大小為E1，下落距離為0.8 R時電動勢大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應關于E1、E2的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性，下列判斷正確的是()AE1>E2，a端為正 BE1>E2，b端為正 CE1<E2，a端為正 DE1<E2，b端為正 圖2122解析：選D.將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖如圖所示，由幾何關系計算有效切割長度LL1222RL2222R由機械能守恒定律計算切割速度v，即：mghmv2，得v，則：v1，v2根據(jù)EBLv，E1B2R，E2B2R，可見E1<E2.又根據(jù)右手定則判斷電流方向從a到b，在電源內(nèi)部，電流是負極流向正極的，所以選項D正確二、非選擇題11. 如圖2123所示，兩平行金屬板水平放置，板間距離為d，跟兩板相連的導體構成一半徑為r的圓環(huán)圓環(huán)內(nèi)有如圖2123所示的磁感應強度隨時間均勻減小的磁場現(xiàn)欲使兩金屬板之間的一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的顆粒，以豎直向上的加速度a做勻加速直線運動，求：圖2123 (1)顆粒所帶的電性(2)磁場磁感應強度隨時間的變化率(已知重力加速度為g)解析：(1)由楞次定律可判斷出，上金屬板為低電勢，下金屬板為高電勢，即兩板間產(chǎn)生了方向向上的勻強電場；又知顆粒有向上的加速度，說明顆粒受電場力向上，故顆粒帶正電(2)設兩金屬板間產(chǎn)生的電勢差為U，則由法拉第電磁感應定律得：Ur2由牛頓第二定律得：qmgma 解以上兩式得：.答案：(1)正電(2)12勻強磁場的磁感應強度B0.2 T，磁場寬度l3 m，一正方形金屬框邊長adl1 m，每邊的電阻r0.2 .金屬框以v10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖2124所示圖2124(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應電流的It圖線(2)畫出ab兩端電壓的Ut圖線解析：線框的運動過程分為三個階段：第一階段cd相當于電源，ab為等效外電路；第二階段cd和ab相當于開路時兩并聯(lián)的電源；第三階段ab相當于電源，cd相當于外電路如圖甲所示甲在第一階段，有I12.5 A，感應電流方向沿逆時針方向，持續(xù)時間為t1 s0.1 s.ab兩端的電壓為U1I1r2.50.2 V0.5 V.在第二階段，有I20，U2EBlv2 V，t20.2 s.在第三階段，有I32.5 A.感應電流方向為順時針方向U3I33r1.5 V，t30.1 s.規(guī)定逆時針方向為電流正方向，故It圖象和ab兩端的Ut圖象分別如圖乙及丙所示乙丙答案：(1)如圖乙所示(2)如圖丙所示