2018年山东省济南一中高三物理三轮冲刺感应电流方向的判定-精美

感应电流方向的判定一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）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D（济南一中）解：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，根据楞次定律可知，通过T的磁场减弱，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．故选：D．PQ切割磁感线，根据右手定则判断；PQRS产生电流后，会对穿过T的磁感应强度产生影响，根据楞次定律分析T中的感应电流的变化情况．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．磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁()A.向上运动 B.向下运动 C.向左运动 D.向右运动B（济南一中）解：A、若磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向上，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生了如图中箭头所示的感应电流；同理，若磁铁向上运动，则感应电流的方向与图中感应电流的方向相反.故A错误，B正确；C、若磁铁向右运动或向左运动，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生的感应电流的方向与图中感应电流的方向相反.故CD错误．故选：B当磁铁向上(下)运动时，穿过线圈的磁通量变小(大)，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下(上)，根据右手螺旋定则判断感应电流的方向，然后与图中感应电流的方向比对即可；同理判断出磁铁向右运动或向左运动的情况．该题考查楞次定律的应用，楞次定律应用的题目我们一定会做，大胆的去找原磁场方向，磁通量的变化情况，应用楞次定律常规的步骤进行判断即可．如图所示，一根空心铝管竖直放置，把一枚小圆柱形的永磁体从铝管上端由静止释放，经过一段时间后，永磁体穿出铝管下端口.假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转.忽略空气阻力，则下列说法中正确的是()A.若仅增强永磁体的磁性，则其穿出铝管时的速度变小B.若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的时间缩短C.若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少D.在永磁体穿过铝管的过程中，其动能的增加量等于重力势能的减少量A（济南一中）【分析】强磁铁通过铝管时，导致铝管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现感应磁场要阻碍原磁场的变化，导致强磁铁受到一定阻力，磁性越强，则阻力越大，从而确定运动的速度与时间；再根据安培阻力做功，导机械能转化为内能，从而即可求解。考查楞次定律，可以根据楞次定律的推论：来拒去留来快速解答，当强磁铁过来时，就拒绝它；当离开时就挽留它，同时掌握安培力做功，导致机械能转化为热能。【解答】A、如果仅增强永磁体的磁性，导致穿过铝管的磁通量变化率越大，则感应电流越大，那么磁铁在铝管中运动受到阻力更大，克服电磁重力做的功更多，则穿出铝管时的速度变小，故A正确；B、同理，如果仅增强永磁体的磁性，磁铁在铝管中运动受到阻力更大，所以运动时间变长，故B错误；C、磁铁在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作功产生热能，所以机械能减小，若仅增强永磁体的磁性，铁在铝管中运动受到阻力更大，其穿过铝管的过程中产生的焦耳热越大，故C错误；D、由C选项分析可知，穿过铝管的过程中，其动能的增加量小于重力势能的减少量，其中还产生焦耳热，故D错误；故选A。如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为2：1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是()A.Ea：Eb=4B.Ea：Eb=4C.Ea：Eb=2D.Ea：Eb=2B（济南一中）解：根据法拉第电磁感应定律E=△Φ△t=a圆环中产生的感应电动势分别为Eab圆环中产生的感应电动势分别为Eb由于ra：rb=2所以Ea由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，故B正确，ACD错误；故选：B．根据法拉第电磁感应定律E=n△Φ本题整合了法拉第电磁感应定律，楞次定律，常规题，要善于运用比例法求解比值．如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，在导线框右侧有一边长为2L、磁感应强度为B、方向竖直向下的正方形匀强磁场区域.磁场的左边界与导线框的ab边平行.在导线框以速度v匀速向右穿过磁场区域的全过程中()A.感应电动势的大小为2BLvRB.感应电流的方向始终沿abcda方向C.导线框受到的安培力先向左后向右D.导线框克服安培力做功2D（济南一中）解：A、在线框进入磁场和离开磁场过程中，有一个边切割磁感线，感应电动势大小为：E=BLv，在线框完全在磁场的过程中，两个边同时切割磁感线，感应电动势方向相同，感应电动势大小也为：E=BLv，故A错误；B、根据右手定则，线框进入磁场时的感应电流方向为abcd方向，离开磁场的方向为dcba，故B错误；C、根据楞次定律，从阻碍相对运动的角度看，在线框进入和离开磁场的过程，导线框受到的安培力均是向左，故C错误；D、在线框进入和离开磁场的过程中，感应电流大小为I=E安培力大小为：F=BIL=B故导线框克服安培力做功为：W=F(2L)=2B2故选：D根据右手定则判断感应电流方向，根据切割公式求解感应电动势，根据楞次定律判断安培力的方向，根据欧姆定律求解感应电流的大小，根据安培力公式求解安培力大小．本题是滑轨问题，关键是熟练运用切割公式、欧姆定律、安培力公式、能熟练判断感应电流和安培力的方向，基础题目．二、多选题（本大题共4小题，共24分）如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，乙图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时()A.在t1～t2B.在t2～tC.在t2～tD.在t3～tAD（济南一中）解：A、在t1-t2时间内，穿过圆环的磁通量向上不是均匀增大，由愣次定律可以确定BC、在t2-t3时间内，穿过圆环的磁通量向上均匀减小，由法拉第电磁感应定律可知，L中磁通量不变，则L中没有感应电流，因此没有变化的趋势D、在t3-t4时间内，向下的磁通量减小，根据楞次定律，在线圈中的电流方向c到b，根据右手螺旋定则，穿过圆环故选：AD．根据B-t图线斜率的变化，根据法拉第电磁感应定律得出电动势的变化，从而得出感应电流的变化，根据楞次定律判断出感应电流的方向，再根据右手螺旋定则判断出电流所产生的磁场，从而确定磁通量的变化，进而即可求解．解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，右手螺旋定则判断电流和周围磁场方向的关系．如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的，且用相同的金属材料制成的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直.A线框有一个缺口，B、C线框都闭合但B线框导线的横截面积比C线框大.现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是()A.三个线框同时落地B.三个线框中，A线框最早落地C.B线框在C线框之后落地D.B线框和C线框在A线框之后同时落地BD（济南一中）解：A线圈进入磁场后，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度等于g.而B、C线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，加速度小于g，则A线圈最先落地．设B、C线圈的边长为L，横截面积为S，电阻率为ρ电，密度为ρ密，质量为m，进入磁场后速度为v时加速度为a，根据牛顿第二定律得：mg-B2L2vR=ma，a=g-B2L2vmR=g-B2L2v故选：BDA线圈有一个缺口，进入磁场后，不产生感应电流，不受安培力作用，只受重力，加速度等于g.而B、C线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，根据牛顿第二定律研究BC加速度的关系，再分析下落时间的关系．本题难点在于分析BC加速度与横截面积无关，要将质量和电阻细化，是解题的关键．如图所示，将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上，另一个金属环

套在杆上与线圈共轴，当合上开关时线圈中产生磁场，金属环就可被加速弹射出去.现在线圈左侧同一位置处，先后放置形状.大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成)，且铝的电阻率大于铜的电阻率，闭合开关S的瞬间，下列描述正确的是()A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B.线圈沿轴向有伸长的趋势C.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D.若金属环出现断裂，不会影响其向左弹射AC（济南一中）解：A、线圈中通电，由安培定则可知磁场方向向左，通过金属环的磁通量增加，从左侧看环中有顺时针方向的感应电流，故A正确；B、同向电流互相吸引，线圈有收缩的趋势，故B错误；C、因铜环的电阻小，铜环中感应电流大，受到的安培力大，故C正确；D、若金属环出现断裂，就不能构成闭合回路，环中有感应电动势，无感应电流，不受安培力作用，是不会被向左弹出的，故D错误．故选：AC．由右手螺旋定则可求得线圈中的磁场方向，再由楞次定律明确电流方向及环的受力方向．本题要掌握楞次定律的两种描述，一是“增反减同”；二是“来拒去留”；并能灵活根据它们去判断电流方向及受力方向．如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下.当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)，下列判断正确的是()A.磁铁与线圈相互排斥B.磁铁与线圈相互吸引C.通过R的感应电流方向为从a到bD.通过R的感应电流方向为从b到aAC（济南一中）解：A、B、由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则线圈与磁铁相互排斥，故A正确，B错误；C、D、由图可知，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场应向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从a向b.故C正确，D错误、故选：AC．先判断通过线圈的磁场方向及磁通量的变化，由楞次定律可判断电路中电流的方向及磁极间的相互作用．在判断电磁感应中磁极间的相互作用时可以直接利用楞次定律的第二种表示：“来拒去留”直接判断，不必再由安培定则判断线圈中的磁场，再由磁极间的相互作用判断力的方向．三、填空题（本大题共1小题，共3分）如图，A、B两个线圈在同一平面，A线圈内通有顺时针方向的电流，当A内电流增大时，B线圈会产生______(选填“顺”或“逆”)时针方向的感应电流，并有______(“收缩”或“扩张”)的趋势．逆；收缩（济南一中）解：对于线圈A的顺时针方向电流增大，根据安培定则可知，导致线圈B垂直向里的磁通量增大，再由楞次定律可知，感应电流的磁场与它相反，线圈A在线圈B内部产生磁场方向垂直纸面向里，则线圈B内有逆时针方向的电流.此时线圈B的电流方向与线圈A电流方向相反，由异向电流相互排斥，可知线圈间有相互排斥，所以线圈B有的收缩的趋势．故答案为：逆，收缩根据安培定则结合电流的变化，从而确定磁场的方向及大小，再根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同，即可求解．解决本题的关键掌握安培定则、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.同时注意t=0时电流方向为顺时针，而在t1四、计算题（本大题共4小题，共38分）如图(a)，两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场.质量m=0.2kg的金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略.杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其v-t图象如图(b)所示.在15s时撤去拉力，同时使磁场随时间变化，从而保持杆中电流为0.求：(1)金属杆所受拉力的大小F；(2)0-15s内匀强磁场的磁感应强度大小B0(3)15-20s内磁感应强度随时间变化规律．解：(1)由v-t图象可知，在0-10内，金属杆做匀加速直线运动，杆没有进入磁场，由牛顿第二定律得：F-μmg=ma由题意可知，15s末撤去拉力，没有感应电流，杆不受安培力作用，杆所受的合外力为滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：μmg=ma由v-t图象可知，加速度：a1=△解得：F=0.24N；(2)在10-15s内，金属杆做匀速直线运动，速度：v=4m/s，金属杆受到的安培力：F安培金属杆做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：F=μmg+B02(3)15-20s内部产生感应电流，穿过回路的磁通量保持不变，金属杆在10-15s内的位移：d=vt=4×5=20m，在15s后的金属杆的加速度：a=a金属杆的位移：x=v(t-15)-1磁通量保持不变，则：B0解得：B=20答：(1)金属杆所受拉力的大小F为0.24N；(2)0-15s内匀强磁场的磁感应强度大小B0为0.4T(3)15-20s内磁感应强度随时间变化规律为：B=（济南一中）(1)根据金属杆的受力情况，由牛顿第二定律列方程，由v-t求出求出金属杆的加速度，然后求出拉力F．(2)应用安培力公式求出安培力，然后应用平衡条件求出磁感应强度．(3)当穿过回路的磁通量不变时不产生感应电流，据此求出磁感应强度的变化规律．本题是电磁感应与力学相结合的综合题，知道感应电流产生的条件、应用牛顿第二定律、安培力公式、运动学公式即可正确解题．如图，足够长的光滑导轨固定在水平面内，间距L=1m，电阻不计，定值电阻R=1.5Ω.质量m=0.25kg、长度L=1m、电阻r=0.5Ω的导体棒AB静置在导轨上.现对导体棒施加一个平行于导轨、大小为F=1.25N的恒力，使得导体棒由静止开始运动.当棒运动到虚线位置时速度达到v0=2m/s.虚线右侧有一非匀强磁场，导体棒在里面运动时，所到位置的速度v(单位m/s)与该处磁感应强度B(单位T)在数值上恰好满足关系v=12B2，重力加速度(1)求导体棒刚进入磁场时，流经导体棒的电流大小和方向；(2)导体棒在磁场中是否做匀加速直线运动？若是，给出证明并求出加速度大小；若不是，请说明理由；(3)求导体棒在磁场中运动了t=1s的时间内，定值电阻R上产生的焦耳热．解：(1)当v0=2m/s根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势为：E根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为：I0根据右手定则可知电流方向由B向A；(2)设速度为v时，磁感应强度为B则感应电动势E=BLv，根据闭合电路的欧姆定律可知感应电流为：I=E安培力为：F解得安培力为：FA由题可知，B2v=0.5T2m/s根据牛顿第二定律有：F合得加速度为：a=4m/s(3)t=1s时，导体棒的速度为：v=t=1s内，导体棒的位移为：s=由动能定理：Fs-由功能关系可得克服安培力做的功等于产生的焦耳热，即为：W定值电阻R上的焦耳热为：Q代入数据解得：QR答：(1)导体棒刚进入磁场时，流经导体棒的电流大小为0.5A，方向由B向A；(2)导体棒在磁场中做匀加速直线运动，证明见解析；(3)导体棒在磁场中运动了t=1s的时间内，定值电阻R上产生的焦耳热为0.75J．（济南一中）(1)根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小，根据右手定则判断感应电流方向；(2)根据牛顿第二定律结合其排列的计算公式分析加速度的大小，由此确定运动情况；(3)根据动能定理求解克服安培力做的功，再根据功能关系、焦耳定律求解定值电阻R上产生的焦耳热．对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图.一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒0A，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上.转轴的左端有一个半径为r=R3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动.圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m=0.5kg的铝块.在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T.a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连.测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度，铝块由静止释放，下落h=0.3m时，测得U=0.15v.(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g=10m/(1)测U时，与A点相接的电压表的“正极”还是