科学探究：感应电流方向 练习 高中物理新鲁科版选择性必修第二册（2022年）

1、2.1科学探究：感应电流方向一、单选题如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()A. PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B. PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C. PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D. PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向在一根铁棒上绕有一线圈，a、c是线圈的两端，b为中间抽头，把a、b两点接入一平行金属导轨，在导轨上横放一金属棒，

2、导轨间有如图所示的匀强磁场，若要求a、b、c三点电势关系满足abvab，则abdc回路有电流，电流方向为acdba如图所示，长直导线和矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通过恒定电流，电流方向竖直向上。现使线框由位置I向右先加速后减速平动到位置II，在线框的运动过程中()A. 线框中先产生顺时针方向的感应电流，后产生逆时针方向的感应电流B. 线框中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流C. 线框中一直产生顺时针方向的感应电流D. 线框中一直产生逆时针方向的感应电流随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理如图所示，由地

3、面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈)，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525cm，允许的错位误差一般为15cm左右下列说法正确的是()A. 无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电B. 车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化C. 车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场

4、方向相反D. 若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）如图所示，线圈C连接光滑平行导轨，导轨处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，导轨上放着导体棒MN.为了使闭合线圈A产生图示方向的感应电流，可使导体棒MN()A. 向右加速运动B. 向右减速运动C. 向左加速运动D. 向左减速运动边长为L的正方形金属线框在水平恒力作用下运动，穿过方向如图所示的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为d(dL)。已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零。则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，有A. 产生的感应电流方向相反B. 所受的安培力

5、方向相同C. 进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间D. 进入磁场过程和穿出磁场过程中通过导体内某一截面的电量相等一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L，边长为L的正方形导线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，建立水平向右的x轴，且坐标原点在磁场的左边界上，t=0时刻使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，规定逆时针方向为电流的正方向，已知导线框在t1、t2、t3时刻所对应的位移分别是L、2L、3L，下列关于感应电流i或导线框的电功率P随时间t或位移x的变化规律正确的是()A. B. C. D. 如图所示，置于匀

6、强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连，套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )A. 圆盘顺时针加速转动时，金属棒ab将向右运动B. 圆盘逆时针加速转动时，金属棒ab将向右运动C. 圆盘顺时针减速转动时，金属棒ab将向右运动D. 圆盘逆时针加速转动时，金属棒ab将向左运动涡流检测是工业上无损检测的方法之一如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化下列说法中正确的是()A. 涡流的磁场总是要阻碍穿过工件

7、磁通量的变化B. 涡流的频率不一定等于通入线圈的交流电频率C. 通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D. 待测工件可以是塑料或橡胶制品如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动则( )A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B. 回路中有周期性变化的感应电流C. 回路中感应电流大小不变，为BL22RD. 回路中感应电流方向不变，为CDRC三、实验题小雨同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合

8、开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。(1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针_(填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；(2)闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针_(填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；(3)如图乙所示，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的加强而减小。金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。当光照减弱时，从左向右看，金属环A中电流方向_(填“顺时针”或“逆时针”)，金属环A将向_(填“左”或“右”)运动，并有_(填“收缩”或“扩张”)的趋势。四、计算题轻质细线吊着一质量m=0.32kg的单

9、匝线圈，总电阻为r=1。边长为l=0.4m的正方形磁场区域对称分布在线圈下边两侧，如图所示。磁场方向垂直于纸面向里，且B随时间t的关系为B=5t+1(T)，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，g=10m/s2，求：(1)在前t0时间内线圈中产生的感应电流大小和方向；(2)在前t0时间内流过线圈横截面的电量大小。(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.6m，在导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T.一根直金属杆MN以v=2m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好杆MN的电阻r1=1，R=5导轨的电阻可忽略求杆MN中产生的感应电流的大小和方向 甲(2

10、)如图乙所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S1=0.8m2，电阻r2=1.在线圈中存在面积S2=0.6m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示R=5.求圆形线圈中产生的感应电流的大小和方向18.如图，一对足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=3的电阻，一质量m=0.1kg、电阻r=1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好求：(

11、1)在3s末，通过金属棒的电流及其方向；(2)在3s末，水平外力的大小答案和解析1.【答案】D【解析】【分析】本题考查了感应电流的方向判断，两种方法：一种是右手定则，另一种是楞次定律，使用楞次定律判断比较难，但是掌握它的核心也不会很难。【解答】PQ向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，即逆时针方向；PQRS中电流沿逆时针方向，安培定则，产生垂直纸面向外得磁场，根据楞次定律可知，运动开始的瞬间，通过T的磁场垂直纸面向外增强，则T的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针，故D正确，ABC错误。故选D。2.【答案】C【解析】【分析】先根据右手定则判断出金属棒中

12、产生的感应电流方向，由金属棒的运动情况分析感应电流大小的变化情况，此感应电流流过线圈，根据楞次定律判断线圈产生的感应电动势的方向。本题是两次电磁感应的问题，根据右手定则和楞次定律分析感应电流的方向，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律结合分析感应电流大小的变化情况，来确定金属棒的运动情况。【解答】要使a点的电势低于b点，说明金属棒上端相当于电源的负极，下端相当于电源的正极，由右手定则判断可知，金属棒必须向左运动。要使c点的电势高于b点，线圈中产生感应电动势c相当于电源的正极，a端相当电源的负极，由于线圈中的电流从b端进a端出，根据楞次定律判断可知，线圈的电流应增大，则由I=BLVR可知，金属棒应做加

13、速运动，故要使a、b两点的电势都低于c点，金属棒沿导轨可能向左做加速直线运动。故C正确。故选C。3.【答案】C【解析】【分析】由图2可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，二者结合可得出正确的图象。本题主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、闭合电路欧姆定律。【解答】由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得：I=ER=Rt=SRBt，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率。由图2可知，01s时间内，B增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外)，由右手定则感应电流是逆

14、时针的，因而是负值。所以可判断01s为负的恒值；12s为零；23s为正的恒值，故C正确，ABD错误。故选C。4.【答案】B【解析】【分析】导体棒ab在匀强磁场中沿导轨运动时，根据右手定则判断感应电流方向，感应电流通过螺线管时，由安培定则判断磁场方向，根据楞次定律判断线圈c中感应电流方向，再确定c是否被螺线管吸引。本题运用右手定则、安培定则和楞次定律按步就班进行分析的，也可以直接根据楞次定律进行判断：线圈c被螺线管吸引时，磁通量将要增大，说明原来的磁通量减小，导体棒必定做减速运动。【解答】A、导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变

15、，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会被螺线管排斥，故A错误；B、导体棒ab向左做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流，螺线管右侧相当于N极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管排斥，故B正确；C、导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从ab，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于N极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管吸引，故C错误；D、

16、导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从ab，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流，右侧相当于S极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管排斥，故D错误。故选B。5.【答案】D【解析】【分析】当棒匀速滑动时，左边线圈中产生恒定电流，右边线圈不产生感应电流，当ab棒变速滑动时，右边线圈中将产生感应电流根据右手定则、楞次定律和安培定则结合分析电势高低。应用楞次定律判断右边线圈中感应电流方向，应用安培定则判断电势高低要注意电源的正极电势比负极电势高。【解答】AB.ab棒向右匀速运动时，根据

17、右手定则判断得知，ab棒中感应电流方向从ab，ab相当于电源，所以b点电势高于a点。线圈中产生的感应电流是恒定的，原线圈中的磁场是恒定的，穿过副线圈的磁通量不变，没有感应电动势产生，cd中没有电流流过，所以c点与d点等电势，故AB错误；CD.ab棒向右加速运动时，根据右手定则判断得知，ab棒中感应电流方向从ab，ab相当于电源，所以b点电势高于a点，根据安培定则判断可知，原线圈中有向下的磁场，而且在增强，副线圈中有向上的磁场在增强，根据楞次定律可知，副线圈中感应电流从d通过电阻到c，d点电势高于c点，故C错误，D正确。故选D。6.【答案】D【解析】由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向

18、的电流，A错误；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，B错误；若ab向左、cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，C错误；若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcdvab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，D正确。故选D。7.【答案】C【解析】【分析】会判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律得到感应电动势的变化规律，应用欧姆定律判断电流的大小变化规律【解答】A. 由安培定则得，载有恒定电流

19、的直导线产生的磁场在线框处的方向为垂直直面向里，并且离导线越远磁感应强度越小，故当沿图示方向移动线框时，穿过线框平面的磁通量要减小，感应电流的磁场应与原磁场同向，由楞次定律得，线框电流为顺时针，故ABD错误，C正确；故选C8.【答案】B【解析】解：A、根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525cm，允许的错位误差一般为15cm左右，不可以在百米开外对电车快速充电，故A错误；B、根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B正确C、当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈

20、中电流的磁场方向相反；当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，故C错误；D、由于电磁波传播的时候有电磁辐射，感应线圈和发射线圈中的能量传输不能达到百分之百，故D错误；故选：B。解决本题的关键掌握楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，并能理解法拉第电磁感应定律的应用9.【答案】AD【解析】【分析】由右手定则判断ab切割磁感线产生的感应电流方向，根据楞次定律判断金属环中产生的感应电流方向，选择符合题意的选项。本题根据因果关系按顺序分析，ab向右加速与向左减速等效，向右减

21、速与向左加速等效，如根据等效性可提高做题速度。【解答】A、当MN向右加速运动时，由右手定则判断可知，MN中产生由NM的感应电流，感应电动势增大，感应电流增大，产生向左磁场增强，则由楞次定律判断可知，金属环产生图示方向的电流。故A正确。同理可知D正确，BC错误故选：AD。10.【答案】ABD【解析】【分析】根据楞次定律判断感应电流方向和安培力方向，分析金属框的运动情况确定进入与穿出时间长短，根据磁通量的变化确定电量大小。本题考查了导体切割磁感线产生的感应电流和感应电动势，根据功能关系和楞次定律分析解答该题。【解答】A.线框进入磁场和穿出磁场的过程中，磁场方向相同，而磁通量变化情况相反，进入时磁通

22、量增大，穿出时磁通量减小，则由楞次定律可知，产生的感应电流方向相反，故A正确；B.根据楞次定律，感应电流产生的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动，即安培力方向均水平向左，方向相同，故B正确；C.线框进入磁场时做匀速运动，完全进入磁场后做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受安培力增大，大于恒力F，线框将做减速运动，刚才磁场时，线框的速度大于或等于进入磁场时的速度，则穿出磁场过程的平均速度较大，则进入磁场过程的时间大于穿出磁场过程的时间，故C错误。D.根据感应电量公式：q=R，线框进入和穿出磁场的两个过程中，线框的磁通量变化相等，则通过导体内某一截面的电荷量相等，故D正确。故选ABD。11.【答案】BD

23、【解析】【分析】由楞次定律可判断线圈中的电流方向；由E=BLv及匀加速运动的规律可得出电流随时间的变化规律，即可确定各过程中电流变化情况，从而选出正确的图象。本题考查电磁感应中的图象问题，要注意正确掌握排除法的应用，从而提高解题效率。【解答】AB.过程为bc边切割向里的磁场，电流顺时针，过程ad边和bc边同向切割反向的磁场，而双电源相加，电流加倍为逆时针，过程为ad边切割向外的磁场，电流为逆时针。线框匀加速直线运动，则切割磁场的速度：v=at，电动势：E=BLat，电流：i=ER=BLaRt；可知电流随时间均匀变化，电流的方向在三个过程为正，负，正；过程为双电源，电流加倍，过程为单电源，电流为

24、I0增大，故A错误，B正确；C.匀加速直线运动的速度位移关系可知：v=2ax，则i=ER=BLvR=BL2aRx，则电流关于位移x不是线性函数，故C错误；D.在0-t1、t2-t3时间段内，线框产生的电功率：P=I2R=(BL2aRx)2R=2B2L2aRx，在t1-t2时间段内，线框产生的电功率：P=I2R=(2BL2aRx)2R=8B2L2aRx，故D正确。故选BD。12.【答案】BC【解析】【分析】本题考查楞次定律及对圆盘切割磁感线的理解。楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。金属圆盘转动时，类似于导体棒切割磁感线，可以用安培定则判定感应电

25、流的方向，即A中电流的方向，再用楞次定律判定B中感应电流的磁场方向，进一步判断导体棒ab中的感应电流的方向，再确定ab棒的运动情况。【解答】由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强，由楞次定律可知线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知金属棒ab中感应电流方向为ab，由左手定则可知金属棒ab受到的安培力方向向左，将向左运动；同理，若圆盘逆时针加速转动时，金属棒ab将向右运动；圆盘顺时针减速转动时，金属棒ab将向右运动，故AD错误，BC正确。故选BC。13.【答案】AC【解析】【分析】根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感

26、应电流的磁通量的变化。且感应电流的频率与原电流的频率是相同的；电磁感应只能发生在金属物体上。该题涉及比较新颖的场景，但是所用知识为基本的楞次定律，重点考查知识迁移能力，好题。 【解答】A.根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确；B.感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B错误；C.因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；D.电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误。

27、故选：AC。14.【答案】CD【解析】【分析】本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，基本题，注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极注意由于圆盘在切割磁感线，相当于电源，所以C处的电势比D处低。【解答】A.将圆盘看成由无数条幅向分布的导体棒组成的，圆盘在外力作用下这些导体棒切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故A错误；BC.根据法拉第电磁感应定律，则有E=BLv=BL0+L2=12BL2，所以产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变，感应电流大小为I=ER=BL22R，故B错误，C正确；D.根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D向R再到C

28、，即为CDRC，故D正确；故选：CD。15.【答案】(1)向左偏转；(2)向右偏转；(3)顺时针；右；扩张；【解析】【分析】由题意可知当穿过B的磁通量增大时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量减小时，指针应该向右偏转，所以先判断穿过B的磁通量的变化情况，从而即可判断指针的偏转方向。本题的关键是要求学生在做题的过程能通过对比找出指针的偏转方向与磁通量的大小变化有关。【解答】(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向左偏，合上开关后，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电阻变小，流过线圈的电流变大，那么穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向左偏转。(2)将线圈A从线圈B抽出的过程中，穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向右偏转。(3)由图乙可知根据右手螺旋定则可判断螺线管磁场方向向右；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增加，回路中电流减小，穿过金属环A的磁通量减小，根据楞次定律可知产生向右的感应磁场，再由右手螺旋定则可知从左向右看，金属环A中电流方向顺时针； 因穿过A环的磁通量减小，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相同，故相互吸引，则金属环A将向右运动，且金属环A有扩张趋势。16.【答案】(1)由法拉第电磁感应定律E=nt；=BS；S=12l2；I=ErI=0.4A根据楞次定律