1.3 感應(yīng)電流的方向 每課一練2（粵教版選修3-2）
一、基礎(chǔ)練
1．如圖所示，無(wú)限大磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，A圖中線(xiàn)圈在紙面內(nèi)由小變大(由圖中實(shí)線(xiàn)矩形變成虛線(xiàn)矩形)，B圖中線(xiàn)圈正繞a點(diǎn)在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，C圖與D圖中線(xiàn)圈正繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則線(xiàn)圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
答案　B
解析　選項(xiàng)A中線(xiàn)圈面積S變化；選項(xiàng)C、D中線(xiàn)圈面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角變化，都會(huì)導(dǎo)致穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流．選項(xiàng)B中，B、S及兩者夾角均不變，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流．
圖1
2．水平固定的大環(huán)中通過(guò)恒定的強(qiáng)電流I，從上向下看為逆時(shí)針?lè)较�，如圖1所示，有一小銅環(huán)，從上向下穿過(guò)大圓環(huán)，且保持環(huán)面與大環(huán)平行且共軸，下落過(guò)程中小環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程是(　　)
A．只有小環(huán)在接近大環(huán)的過(guò)程中
B．只有小環(huán)在遠(yuǎn)離大環(huán)的過(guò)程中
C．只有小環(huán)在經(jīng)過(guò)大環(huán)的過(guò)程中
D．小環(huán)下落的整個(gè)過(guò)程
答案　D
解析　由環(huán)形電流磁感線(xiàn)的分布可知小環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)論是接近還是遠(yuǎn)離大環(huán)，小環(huán)的磁通量均在變化，所以小環(huán)下落的整個(gè)過(guò)程均能產(chǎn)生感應(yīng)電流．故選D.
3．如圖2所示，一對(duì)大磁極，中間處可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上、下邊緣處為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd保持水平，從兩磁極間中心上方某處開(kāi)始下落，并穿過(guò)磁場(chǎng)(　　)
圖2
A. 線(xiàn)框中有感應(yīng)電流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d?
B. 線(xiàn)框中有感應(yīng)電流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a?
C. 受磁場(chǎng)的作用，線(xiàn)框要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)?
D. 線(xiàn)框中始終沒(méi)有感應(yīng)電流〖ZK)〗
答案　D
解析　由于線(xiàn)框從兩極間中心上方某處開(kāi)始下落，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性知，下落過(guò)程中穿過(guò)abcd的磁通量始終是零，沒(méi)有變化，所以始終沒(méi)有感應(yīng)電流，因此不會(huì)受磁場(chǎng)的作用．故選項(xiàng)D正確．
4．如圖3所示，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻的電流由A經(jīng)R到B，則磁鐵不可能(　　)
圖3
A．向下運(yùn)動(dòng)
B．向上運(yùn)動(dòng)
C．向左平移
D．向右平移
答案　AR→R→B，應(yīng)用安培定則得知感應(yīng)電流在螺線(xiàn)管內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下；(2)由楞次定律判斷得螺線(xiàn)管內(nèi)的磁通量變化應(yīng)是向下的減小或向上的增加；(3)由條形磁鐵的磁感線(xiàn)分布知螺線(xiàn)管內(nèi)原磁場(chǎng)方向是向下的，故應(yīng)是磁通量減小，磁鐵向上運(yùn)動(dòng)、向左或向右平移都會(huì)導(dǎo)致通過(guò)螺線(xiàn)管內(nèi)的向下的磁通量減小．
5．在圖4中，MN為一根固定的通有恒定電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)框abcd與MN在同一豎直平面內(nèi)(彼此絕緣)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)框以豎直向下的速度v經(jīng)過(guò)圖示位置時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向如何？
圖4
答案　abcda
解析　MN中的電流在MN上方和下方的磁場(chǎng)如圖所示．“?”表示磁感線(xiàn)垂直于紙面向外，“×”表示磁感線(xiàn)垂直于紙面向里，線(xiàn)框在圖示位置時(shí)，線(xiàn)框在MN上面的部分與MN間所包圍的“?”的磁感線(xiàn)將要減少，線(xiàn)框在MN下方的部分與MN間所包圍的“×”將要增多，總的來(lái)說(shuō)，線(xiàn)框所圍面積的“?”將要減少，“×”將要增多，根據(jù)“增反減同”這一口訣，可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與“?”同向，與“×”反向，由右手螺旋定則可知線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda.
二、提升練
6．(雙選)兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)A以如圖5所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度發(fā)生變化時(shí)，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流，則(　　)
圖5
A．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小
B．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大
C．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小
D．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大
答案　BC
解析　選取A環(huán)為研究對(duì)象，若A環(huán)帶正電，且轉(zhuǎn)速增大，則使穿過(guò)環(huán)面的磁通量向里增加．由楞次定律知，B環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向外，B環(huán)中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较�，故A錯(cuò)誤，B正確；若A環(huán)帶負(fù)電，且轉(zhuǎn)速增大，則使穿過(guò)環(huán)面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向里，B環(huán)中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為順時(shí)針?lè)较颍�故C正確，D錯(cuò)誤．
7．如圖6所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線(xiàn)串有兩個(gè)電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線(xiàn)接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．導(dǎo)體棒的電阻可忽略，當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
圖6
A．流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由b到a
B．流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由b到a
C．流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由a到b
D．流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由a到b
答案　B
解析　根據(jù)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向，用右手定則可以判斷出在PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由P指向Q，即導(dǎo)體棒下端電勢(shì)高、上端電勢(shì)低，所以在接入R的閉合電路中，電流由c流向d，在接入r的閉合電路中，電流由b流向a.
8．(雙選)如圖7所示，金屬裸導(dǎo)線(xiàn)框abcd放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上，在磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直水平面向下，則(　　)
圖7
A．G1表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
B．G2表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C．G1表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
D．G2表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
答案　AB
解析　ab導(dǎo)線(xiàn)與G電表形成回路，導(dǎo)線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故兩電表均有電流．
9．如圖8所示，MN是一根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，電流方向向上，今將一金屬線(xiàn)框abcd放在導(dǎo)線(xiàn)上，讓線(xiàn)框的位置偏向?qū)Ь�(xiàn)左邊，兩者彼此絕緣．當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中的電流突然增大時(shí)，線(xiàn)框整體受力情況為(　　)
圖8
A．受力向右
B．受力向左
C．受力向上
D．受力為零
答案　A
解析　此題可用兩種解法
解法一　根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)�的磁�?chǎng)分布如右圖所示．當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)上電流突然增大時(shí)，穿過(guò)矩形回路的合磁通量(方向向外)增加，回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，因ad、bc兩邊對(duì)稱(chēng)分布，所受的安培力合力為零．而ab、cd兩邊雖然通過(guò)的電流方向相反，但它們所在處的磁場(chǎng)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(xiàn)框整體受力向右．選項(xiàng)A正確．
解法二　從楞次定律的另一表述分析：當(dāng)MN中電流突然增大時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增加，感應(yīng)電流引起的結(jié)果必是阻礙磁通量的增加，即線(xiàn)框向右移動(dòng)．(ab、cd關(guān)于MN對(duì)稱(chēng)時(shí)，磁通量為零，此時(shí)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量最小)
點(diǎn)評(píng)　本題首先由安培定則判斷出直線(xiàn)電流周?chē)�的磁�?chǎng)分布，然后由楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，再由左手定則判斷出各邊的受力情況．
10．如圖9所示，一個(gè)有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線(xiàn)的正下方，直導(dǎo)線(xiàn)與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)中電流增大時(shí)，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長(zhǎng)度l將(　　)
圖9
A．S增大，l變長(zhǎng)
B．S減小，l變短
C．S增大，l變短
D．S減小，l變長(zhǎng)
答案　D
解析　當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)中電流增大時(shí)，穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大：一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線(xiàn)的方法進(jìn)行阻礙，故D正確．
11．如圖10所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線(xiàn)圈，當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線(xiàn)圈中線(xiàn)AB正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí)，若線(xiàn)圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線(xiàn)圈受到的支持力N及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是(　　)
圖10
A．N先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
B．N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
C．N先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
D．N先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
答案　D
解析　本題考查電磁感應(yīng)有關(guān)的知識(shí)，為中等難度題目．條形磁鐵從線(xiàn)圈正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量先增加后減�。�當(dāng)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加時(shí)，為阻礙其增加，在豎直方向上線(xiàn)圈有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以線(xiàn)圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)．當(dāng)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減小時(shí)，為阻礙其減小，在豎直方向上線(xiàn)圈有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以線(xiàn)圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)．綜上所述，線(xiàn)圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是向右．
12．(雙選)如圖11所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線(xiàn)圈M相連，導(dǎo)軌上放一根導(dǎo)線(xiàn)ab，磁感線(xiàn)垂直于導(dǎo)軌所在平面，欲使M所包圍的小閉合線(xiàn)圈N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況可能是(　　)
圖11
A．勻速向右運(yùn)動(dòng) B．加速向右運(yùn)動(dòng)
C．減速向右運(yùn)動(dòng) D．加速向左運(yùn)動(dòng)
答案　CD
解析　N中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，必須是M中順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳒p小，或逆時(shí)針?lè)较虻碾娏髟龃�，故選項(xiàng)C、D滿(mǎn)足這一要求．
13．如圖12甲所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)與閉合金屬線(xiàn)框位于同一平面內(nèi)，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．在0～T2時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線(xiàn)中電流方向向上，則在T2～T時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力方向正確的是(　　)
圖12
A．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線(xiàn)框受安培力的合力方向向左
B．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，線(xiàn)框受安培力的合力方向向右
C．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線(xiàn)框受安培力的合力方向向右
D．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，線(xiàn)框受安培力的合力方向向左
答案　C
解析　在T2～T時(shí)間內(nèi)，直導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向向下且增大，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量垂直紙面向外且增加，由楞次定律知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，線(xiàn)框所受安培力由左手定則可知向右，所以C正確．
點(diǎn)評(píng)　右手定則適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況；左手定則適用于通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力情況．應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意抓住“因果關(guān)系”，即“因動(dòng)而電”用右手，“因電而動(dòng)”用左手．
14．如圖13所示，在兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)M、N中，通以同方向同大小的電流，導(dǎo)線(xiàn)框abcd和兩導(dǎo)線(xiàn)在同一平面內(nèi)，線(xiàn)框沿著與兩導(dǎo)線(xiàn)垂直的方向，自右向左在兩導(dǎo)線(xiàn)間勻速運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向怎樣？
圖13
答案　始終是abcd
解析　I1、I2產(chǎn)生的磁感線(xiàn)分布如圖，線(xiàn)框在兩電流中線(xiàn)OO′的右側(cè)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)框的合磁通量垂直紙面穿出，線(xiàn)框左移，磁通量變小，為阻礙這個(gè)方向的磁通量減小，感應(yīng)電流的方向就是abcd.
當(dāng)線(xiàn)框跨越兩電流中線(xiàn)OO′時(shí)，線(xiàn)框的合磁通量由穿出變?yōu)榇┻M(jìn)，感應(yīng)電流還是abcd.
線(xiàn)框再左移，線(xiàn)框合磁通量穿入且增加，感應(yīng)電流方向還是abcd.
所以線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向始終是abcd.
點(diǎn)評(píng)　先畫(huà)出I1和I2產(chǎn)生的合磁感線(xiàn)的分布，如解析圖所示，注意合磁場(chǎng)B的方向和大小情況．
15．如圖14所示，用細(xì)線(xiàn)將一個(gè)閉合金屬環(huán)懸于O點(diǎn)，虛線(xiàn)左邊有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而右邊沒(méi)有磁場(chǎng)，金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)．試解釋這一現(xiàn)象．若整個(gè)空間都有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？
圖14
答案　見(jiàn)解析
解析　只有左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)在穿越磁場(chǎng)邊界時(shí)(無(wú)論是進(jìn)入還是穿出)，由于磁通量發(fā)生變化，環(huán)內(nèi)一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流將會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)，這就是電磁阻尼現(xiàn)象．還可以用能量守恒來(lái)解釋?zhuān)河须娏鳟a(chǎn)生，就一定有機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，擺的機(jī)械能將不斷減�。�若空間都有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量不變化，無(wú)感應(yīng)電流，不會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)就不會(huì)很快停下來(lái)．


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