2.1 科学探究：感应电流的方向基础巩固 2021—2022 学年高中物理鲁 科版（2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．如图，圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上，在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b，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 有扩大的趋势 B．穿过线圈 a 的磁通量变小 C．线圈 a 对水平桌面的压力 FN 将增大 D．线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流 2．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈 M 相接，如图 4 所示．导轨上放一根导线 ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使 M 所包围的小闭合线圈 N 产生顺时针方向的感应电流，则导线的运 动可能是( ) A．匀速向右运动 B．加速向右运动 C．匀速向左运动 D．加速向左运动 3．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 4．如图所示的四个实验现象中，与事实相符的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上，在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b，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，下列说法正确的 是（　　） A．穿过线圈 a 的磁通量变小 B．线圈 a 有收缩的趋势 C．线圈 a 对水平桌面的压力 FN 将减小 D．线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流 6．如图所示，平行导体滑轨 MM′、NN′水平放置，固定在匀强磁场中．磁场的方向与水平面垂直向下．导 线 AB、CD 横放其上静止，形成一个闭合电路．当 AB 向右开始滑动的瞬间，电路中感应电流的方向及导 线 CD 受到的磁场力的方向分别为（　　） A．电流方向沿 ABCD；受力方向向右 B．电流方向沿 ABCD；受力方向向左 C．电流方向沿 BADC；受力方向向右 D．电流方向沿 BADC； 受力方向向左 7．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动，开始时线圈静止，线 圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为  ．在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面 （） A．维持不动 B．将向使  减小的方向转动 C．将向使  增大的方向转动 D．将转动，因不知磁场方向，不能确定  会增大还是会减小 8．如图所示，一个水平放置的矩形闭合线框 abcd,在水平放置的细长磁铁 S 极中心附近落下，下落过程中 线框保持水平且 bc 边在纸外,ad 边在纸内．它由位置甲经乙到丙，且甲、丙都靠近乙．在这下落过程中， 线框中感应电流的方向为（ ） A．abcda B．adcba C．从位置甲到乙时,abcda，从位置乙到丙时 adcba D．从位置甲到乙时，adcba，从位置乙到丙时 abcda 9．如图，螺线管导线的两端与两平行金属板相连接，一个带正电的小球用绝缘丝线悬挂于两金属板间并 处于静止状态．线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中，现将 s 闭合，当磁场发生变化时小球将偏转． 若磁场发生了两次变化，且第一次比第二次变化快，第一次小球的最大偏角为 为 2 ，则关于小球的偏转位置和两次偏转角大小的说法正确的（ 1 ；第二次小球的最大偏角 ） A．偏向 B 板，θ1＞θ2 B．偏向 B 板，θ1＜θ2 C．偏向 A 板，θ1＞θ2 D．偏向 A 板，θ1＜θ2 10．如图所示，当条形磁铁在闭合铝环一侧沿铝环中轴线靠向铝环运动时，铝环受磁场力而运动的情况是 （　　） A．无法判定 B．向左摆动 C．静止不动 D．向右摆动 11．楞次定律的实质是：产生感应电流的过程必须遵守的定律是（　　） A．欧姆定律 B．能量守恒定律 C．电荷守恒定律 D．焦耳定律 12．磁单极子自 1932 年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有 S 极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现（　　） A．先逆时针后顺时针的感应电流 B．先顺时针后逆时针的感应电流 C．逆时针方向的持续流动的感应电流 D．顺时针方向的持续流动的感应电流 13．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨 A 和 B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨 A、B 上 套有两段可以自由滑动的导体 CD 和 EF，如图所示，若用力使导体 EF 向右运动，则导体 CD 将（ A．保持不动 B．向右运动 C．向左运动 D．先向右运动，后向左运动 ） 14．如图所示，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘。当矩形线圈突然向右 运动时，线圈所受安培力的合力方向(　　) A．向左 B．向右 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 15．如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导 线平行．已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内，直导线中电流 i 发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针 方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．设电流 i 正方向与图中箭头方向相同，则 i 随时 间 t 变化的图线可能是（ ） A． B． C． D． 二、填空题（共 4 题） 16．如图所示，两金属棒 ab、cd 放在磁场中，并组成闭合电路，当 ab 棒向左运动时，cd 棒受到向下的磁 场力，则可知磁极 I 是__________极，理由是___________________________________． 17．把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所 受的拉力与铅球不在线圈上方时比较： (1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力__________． (2)当滑片向左移动时，拉力______________． (3)当滑片不动时，拉力____________．(填“变大”、“不变”或“变小”) 18．如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒 ab、cd 分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬 挂点用导线分别连通．现用外力使 ab 棒向右快速摆动，则此时 cd 棒受到的安培力方向为________（选填 “向右”或“向左”），这个过程中右侧装置的工作原理相当于_________（选填“电动机”或“发电机”）． 19．如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。 （1）将图中所缺导线补充完整；________ （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将 A 线圈迅速插入 B 线 圈中，电流计指针将________（填“向左偏”或“向右偏”），A 线圈插入 B 线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向 左移动时，电流计指针将________（填“向左偏”或“向右偏”）； （3）在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________（填图中仪器的字母）。 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分 析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向 跟条形磁铁运动的方向相同。 21．月球探测器在月面实现软着陆是非常困难的，为此科学家们在实验探索过程中设计了一种电磁阻尼缓 冲装置，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，它由高强绝缘材料制成，其内部边 缘绕有闭合单匝矩形线圈 abcd，指示灯连接在 cd 两处；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道 MN、PQ 和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触 仿真水平月面时，滑块立即停止运动。 （1）请运用已学知识分析该装置是如何实现缓冲的； （2）简要阐述该装置在缓冲过程中能量是如何转化的。 22．如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为 r、圆心在 O 点，过圆心放置一长度为 2r、电阻为 2R 的均 匀辐条，辐条与圆环接触良好．现将此装置的一部分置于磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的有界 匀强磁场中，磁场边界恰好与圆环的直径在同一直线上．现使辐条以角速度 ω 绕 O 点顺时针转动，右侧电 路通过电刷与辐条中心和圆环的边缘良好接触，R1=R，右侧为水平放置的足够长的光滑平行导轨，间距为 2r，导轨之间有垂直导轨平面向里、磁感应强度大小也为 B 的匀强磁场，质量为 m、电阻为 R 的导体棒 ab 垂直放置在导轨上且接触良好，不计其他电阻． （1）若 S 闭合，S1 断开时，求理想电表的示数； （2）若 S、S1 都闭合，求出导体棒 ab 能够获得的最大速度 vm； （3）在导体棒 ab 加速过程中通过的电荷量 q． 23．在图中，已知导体在匀强磁场中做垂直于磁场方向的切割磁感线运动时产生的感应电流的方向，请判 断其运动方向. ( ) 参考答案： 1．C 2．D 3．C 4．C 5．B 6．C 7．B 8．B 9．C 10．D 11．B 12．D 13．B 14．A 15．A 16． S 由左手定则判断电流方向 c→d，从而电流是 b→a，根据右手定则，磁感线垂直穿过手心，I 为 S极 17．变小 ；变大；不变 18． 向右 电动机 向右偏 19． 向左偏 B 20． 当条形磁铁沿轴线竖直向右迅速移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此线圈做出的反应是：根据“增缩 减扩”，则面积有扩大的趋势，同时根据“来拒去留”可知线圈将跟随磁铁运动，金属圆环受安培力向右。 21． （1）缓冲滑块接触仿真水平月面时，滑块立即停止运动，此后探测器主体继续向下运动，矩形线圈将切 割超导线圈产生的磁感线而产生感应电流，同时感应电流受到磁场的安培力作用，该安培力的方向与运动 方向相反，从而阻碍探测器主体向下运动，起到缓冲的作用； （2）该装置在缓冲过程中探测器主体的机械能转化为线圈的电能。