高考物理一轮复习课时练习 第12章第1练　实验十四：探究影响感应电流方向的因素（含详解）

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1．(多选)(2024·北京市模拟)某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈Ⅰ和Ⅱ。如果线圈Ⅰ中电流i与时间t的关系有如图所示的A、B、C、D四种情况，那么在t1～t2这段时间内，可以观察到线圈 Ⅱ 中有感应电流的是( )
2.如图所示，用细线吊起一个铝环，将磁体的N极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环向右摆动。下列说法正确的是( )
A．N极靠近铝环时，从左向右看铝环中的感应电流方向为顺时针
B．铝环右摆的过程中，磁体对铝环做的功大于铝环动能的增加量
C．仅将铝环改为铁环，铁环也一定会向右摆动
D．若将磁体的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环将会向左摆动
3．如图甲所示，一长直导线与闭合金属线框位于同一竖直平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示(以水平向右为电流的正方向)，则在0～t2时间内，下列说法正确的是( )
A．穿过线框的磁通量一直减小
B．线框中始终产生顺时针方向的感应电流
C．线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势
D．线框所受安培力的合力先向下后向上
4．在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定图甲所示磁场方向为正。当磁感应强度B随时间t按图乙所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是( )
A．t2时刻，圆环中无感应电流
B．t3时刻，圆环上各点受到的安培力最大
C．t1～t3时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
D．t2～t4时间内，圆环先出现扩张趋势，后出现收缩趋势
5．(2023·广东深圳市罗湖外语学校期末)如图甲所示，将线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器(可看作理想电流表)相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是 ( )
A．t1～t3时间内，磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下
B．磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能
C．若将线圈的匝数加倍，则穿过线圈的磁通量变化量也将加倍
D．若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流
6.圆环形导体线圈a平放在水平绝缘桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是( )
A．线圈a中将产生俯视为顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力将增大
7．(2022·北京卷·11)如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A．线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B．线框中产生的感应电流逐渐增大
C．线框ad边所受的安培力大小恒定
D．线框整体受到的安培力方向水平向右
8．(多选)(2023·安徽省五校联考)荡秋千是一项同学们喜欢的体育活动。如图所示，两根金属链条(可视为导体)将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架cd上，静止时金属棒ab水平且沿东西方向，已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°角，现让金属棒ab随链条摆起来，通过能量补给的方式可使链条与竖直方向的最大偏角保持45°不变，则下列说法中正确的是( )
A．当ab棒自北向南经过最低点时，电流从c流向d
B．当链条与竖直方向成45°角时，回路中感应电流一定为零
C．当ab棒自南向北摆动的过程中，回路中的磁通量先减小再增加
D．当ab棒自南向北经过最低点时，ab棒受到的安培力的方向水平向南
9.如图，在竖直方向上的两个磁感应强度大小分别为B1和B2的匀强磁场中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动。用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连。从上向下看，当a盘顺时针转动时( )
A．b盘总是逆时针转动
B．若B1、B2同向，b盘顺时针转动
C．若B1、B2反向，b盘顺时针转动
D．b盘总是顺时针转动
10.(多选)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是( )
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
11．在“探究电磁感应现象的产生条件”实验中，实物连线如图甲所示。感应线圈组的内外线圈绕线方向如图乙粗线所示。(G表指针指向电流流入方向)
(1)接通电源，闭合开关，G表指针有大的偏转，几秒后G表指针停在中间不动。将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，G表指针________；迅速抽出铁芯时，G表指针________。(均选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)
(2)断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变。接通电源，闭合开关，G表指针________(选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)。
(3)仅用一根导线，如何判断G表内部线圈是否断了？_______________________________。
12．(多选)(2023·湖北省华中师大联考)城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的电线，需要在施工前用检测线圈检测地底是否铺设导线。若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中通过电流，现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是( )
A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过正弦交流电，线圈中会产生感应电流
B．若线圈在恒定电流正上方由西向东运动，检测线圈受到安培力与运动方向相反
C．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，感应电流的方向(俯视)先逆时针后顺时针，然后先顺时针后逆时针
D．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，检测线圈所受安培力在水平方向的分量一直向北
第1练 电磁感应现象 楞次定律
实验十四：探究影响感应电流方向的因素
1．BCD
2．B [N极靠近铝环时，通过铝环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从左向右看铝环中的感应电流方向为逆时针，故A错误；铝环右摆的过程中，铝环的动能和重力势能均增大，所以磁体对铝环做的功大于铝环动能的增加量，故B正确；仅将铝环改为铁环，条形磁体吸引铁环，所以铁环向左摆动，故C错误；若将磁体的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环，铝环将会向右摆动，故D错误。]
3．B [长直导线中的电流先减小后增大，所以穿过线框的磁通量先减小后增大，故A错误；由楞次定律可以判断在0～t2时间内，线框中始终产生顺时针方向的感应电流，故B正确；穿过线框的磁通量先减小后增大，由楞次定律知线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故C错误；由楞次定律和左手定则判断线框所受安培力的合力方向先向上后向下，故D错误。]
4．C [在t2时刻，磁感应强度为零，但是磁通量的变化率最大，则感应电流最大，故A错误；在t3时刻，磁感应强度最大，但是磁通量的变化率为零，则感应电流为零，圆环上各点受到的安培力为零，故B错误；t1～t2时间内，磁感应强度垂直圆环向里，磁通量逐渐减小，根据楞次定律可知圆环中感应电流方向沿顺时针方向，t2～t3时间内，磁感应强度垂直圆环向外，磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知圆环中感应电流方向沿顺时针方向，故C正确；t2～t4时间内，穿过圆环的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知圆环先出现收缩趋势，后出现扩张趋势，故D错误。]
5．D [ t1～t3时间内，根据“来拒去留”，磁铁受到线圈的作用力方向靠近线圈时是向上的，远离线圈时也向上，A错误；磁铁下落过程减少的重力势能大于增加的动能，原因是线圈对磁铁的作用力在这个过程中做负功，B错误；若将线圈的匝数加倍，则穿过线圈的磁通量变化量不变，原因是穿过线圈的磁通量和匝数无关，C错误；若将磁铁两极翻转后重复实验，磁通量的变化情况和原来相反，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，D正确。]
6．D [当滑片P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加，方向向下，根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故A、B错误；再根据楞次定律推论“增缩减扩”判断出线圈a应有收缩的趋势，故C错误；根据“增离减靠”可知线圈a对水平桌面的压力将增大，故D正确。]
7．D [根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，A错误；线框中产生的感应电流为I＝eq \f(E,R)＝neq \f(ΔΦ,RΔt)＝neq \f(S,R)·eq \f(ΔB,Δt)，空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；线框ad边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式F安＝BIL，故所受的安培力随时间变大，C错误；根据楞次定律的推论增离减靠可知，线框有向右远离通电直导线的趋势，故线框整体受到的安培力方向水平向右，D正确。]
8．AB [当ab棒自北向南经过最低点时，由右手定则知ab棒上的电流方向自a向b，金属架上的电流方向则为自c到d，故A正确；当链条与竖直方向成45°角时，ab棒来到了最高点，其速度为0，不产生感应电动势，回路中感应电流一定为零，故B正确；如图所示，当ab棒自南向北摆动的过程中，穿过闭合回路abcd的磁通量一直减小，故C错误；当ab棒自南向北经过最低点时，由左手定则知安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下，故D错误。]
9．C [若B1、B2都竖直向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a′→O→b′→O′→a′，b盘电流为b′→O′，根据左手定则，可知b盘沿逆时针方向(俯视)转动；若B1、B2都竖直向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a′→O′→b′→O，b盘电流为O′→b′，根据左手定则，可知b盘沿逆时针方向(俯视)转动；若B1向上，B2向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a′→O→b′→O′→a′，b盘电流为b′→O′，根据左手定则，可知b盘沿顺时针方向(俯视)转动；若B1向下，B2向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a′→O′→b′→O，b盘电流为O′→b′，根据左手定则，可知b盘沿顺时针方向(俯视)转动，A、B、D错误，C正确。]
10．AD [根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确。]
11．(1)左偏 右偏 (2)不停振动
(3)短接G表前后各摇动G表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断；反之则断了
解析 (1)滑动变阻器滑片向右滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，内线圈的磁通量方向向下，且大小增大，根据楞次定律可判断外线圈内的感应电流方向从A接线柱流入，故G表指针向左偏。抽出铁芯时，磁通量减小，G表指针向右偏。
(2)把直流输出改为交流输出后，外线圈中的电流方向不断发生变化，故G表指针不停振动。
(3)若G表未损坏，短接G表，并摇动G表，由于电磁阻尼作用，指针的偏转幅度要比不短接G表摇动时的幅度小，若G表内部线圈断了，短接时回路不闭合，无上述现象。
12．CD [若线圈静止在导线正上方，当导线中通过正弦交流电，由对称性可知，通过线圏的磁通量为零，变化量为零，感应电流为零，故A错误；若线圈在恒定电流正上方由西向东运动，由对称性可知，通过线圈的磁通量为零，变化量为零，感应电流为零，安培力为零，故B错误；根据通电直导线周围的磁感线分布特点，检测线圈自北靠近直导线到导线正上方的过程中，穿过线圈的磁场有向下的分量，且磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向(俯视)先逆时针后顺时针；当检测线圈逐渐远离直导线的过程中，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向(俯视)先顺时针后逆时针，故C正确；由楞次定律“来拒去留”可知，检测线圈受到安培力在水平方向的分量一直向北，故D正确。]