探究感应电流的方向每课一练（粤教选修32）.doc

1.3 探究感应电流的方向 每课一练粤教版选修3-2我夯基 我达标1.楞次定律中“阻碍的含义是指 D.当引起感应电流的磁场增强时，感应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同解析：楞次定律中“阻碍的含义相当电路中磁通量增加时，感应电流的磁场要阻碍它的增加，感应磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场要阻碍它的减少，感应磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同故D正确。答案：D2.磁场垂直穿过一个圆形线框，由于磁场的变化，在线框中产生顺时针的感应电流，如下图1-3-8，那么以下说法正确的选项是 图1-3-8A.假设磁场方向垂直线框向里，那么此磁场的磁感应强度是在增强B.假设磁场方向垂直线框向里，那么此磁场的磁感应强度是在减弱C.假设磁场方向垂直线框向外，那么此磁场的磁感应强度是在增强D.假设磁场方向垂直线框向外，那么此磁场的磁感应强度是在减弱解析：所产生的感应电流为顺时针方向，由右手安培定那么知感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律中的“增反减同可知，原因可能是方向垂直纸面向里的磁场正在减弱或是垂直纸面向外的磁场正在增强，正确答案应选B、C。答案：BC3.如下图1-3-9，一个有弹性的金属环被一根橡皮绳吊于通电直导线的下方，当通电直导线中的电流I增大时，圆环的面积S和橡皮绳的长度L将 图1-3-9A.S增大，L变短 B.S增大，L变长C.S减小，L变短 D.S减小，L变长解析：通电直导线周围的磁场离导线越远就越弱，当直导线中的电流增大时，通过金属环的磁通量增大，产生的感应电流必然要阻碍磁通量的增加，由于金属环有弹性，金属环面积缩小，同时橡皮绳拉长，金属环远离直导线。正确答案选D答案：D1-3-10所示，圆形金属环水平放在桌面上，有一带正电的粒子以水平速度贴近环的上外表距环心d处飞过，那么在带电微粒飞过环的过程中，环中感应电流的方向是 图1-3-10C.先沿顺时针方向，后沿逆时针方向D.先沿逆时针方向，后沿顺时针方向解析：带正电粒子从环外表飞过时，可等效为一通电直导线中的自左向右的电流，电流大小先增后减，由右手安培定那么，通过环的合磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，环中感应电流先逆时针方向后顺时针方向，正确答案为D。答案：D5.有两个匀强磁场区域，宽度都为L，磁感应强度大小都是B，方向如下图1-3-11，单匝正方形闭合线框由均匀导线制成，边长为L导线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区。规定线框中感应电流逆时针方向为正方向。那么线框从位置I运动到位置II的过程中，图1-3-12所示的感应电流i随时间t变化的图线中正确的选项是 图1-3-11图1-3-12解析：1ab边进入cd边在磁场外左边磁场过程的时间，应用右手定那么线框内感应电流方向为逆时针即正方向，大小不变。2ab边进入右边磁场区，而cd边进入左边磁场区的过程的时间，回路中有ab和cd两局部导体同时做切割磁感线运动，回路中产生两个电源，根据楞次定律可判断这两个电源为串联关系，回路中感应电流为顺时针方向即负方向，感应电流大小是t1时间内的感应电流的2倍。3ab边穿出磁场，cd边进入右边磁场区做切割磁感线运动，根据楞次定律可判断，回路中感应电流方向为逆时针方向即正方向，电流大小与t1时间内一样，由以上分析，正确答案为C。答案：CAB置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如下图1-3-13的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如下图的感应电流，那么 图1-3-13A.A可能带正电且转速减小B.A可能带正电且转速增大C.A可能带负电且转速减小D.A可能带负电且转速增大解析：B中感应电流的磁场方向向外，根据楞次定律知，假设A产生的磁场向里，必须增强，即带正电加速转动；假设A产生的磁场向外，必须减弱，即减速转动，应带负电才行。应选项BC正确。答案：BC7. 一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如下图1-3-14的匀强磁场中运动。线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 图1-3-14A.逆时针方向 逆时针方向B.逆时针方向 顺时针方向C.顺时针方向 顺时针方向D.顺时针方向 逆时针方向解析：当线圈第一次通过位置时，磁通量由小变大，即变化趋势为>0，根据楞次定律判知，顺着磁场方向观察时，线圈中产生逆时针方向感应电流。线圈继续摆动，通过位置时，从左向右穿过线圈的磁通量在减小，同理知顺着磁场方向观察时，线圈中产生顺时针方向的感应电流。答案：B1-3-15所示，两水平放置的平行金属板MN放在匀强磁场中，导线ab贴着MN边缘以速度向右匀速滑动，当一带电粒子以水平速度0射入两板间后，能保持匀速直线运动，该带电粒子可能 图1-3-15A.带正电，速度方向向左B.带负电，速度方向向左C.带正电，速度方向向右D.带负电，速度方向向右解析：导线ab向右匀速运动，根据右手定那么a点电势高，M板带上正电，N板带上负电，M、N板间电场方向向下，电荷在电场中，正电荷受电场力方向向下，负电荷受电场力方向向上。带电粒子要做匀速直线运动，正电荷受洛仑兹力方向必须向上，而负电荷受洛仑兹力方向必须向下，根据左手定那么，正电荷必须做速度方向向右的运动，负电荷也必须做速度方向向右的运动，才符合题意。答案：CD1-3-16所示，在它的中央局部套有一个金属环，当图中的开关合上时，关于环中感应电流的方向及环所受磁场力的方向，以下判断中正确的选项是 图1-3-16A.右视顺时针，沿半径向外B.右视逆时针，沿半径向内C.右视顺时针，沿半径向内D.右视逆时针，沿半径向外解析：当合上开关时，向右穿过金属环的磁通量增加，由楞次定律知，必产生右视为顺时针方向的感应电流“阻碍向右的磁通量的增加，再由左手定那么，利用电流微元法可判断在金属环最上、最下处所受安培力分别沿半径向外，如下图1-3-17。图1-3-17此题也可用楞次定律的另一种表达判断，当向右穿过金属环的磁通量增加时，产生右视顺时针方向的感应电流，同时金属环有向外扩张的“趋势以“阻碍向右磁通量的增加，故金属环所受磁场力沿半径向外。答案：A1-3-18所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，铜环面始终保持水平。铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3；假设位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离，那么 图1-3-18A. a1<a2=g B.a3<a1<g C.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2解析：铜环在位置2时，穿过环的磁通量不变，所以感应电流为零，加速度最大为g，环在位置1时的速度小于在位置3时的速度，因此磁通量改变相同的情况下，在环从1落至2用的时间比环从2落至3用的时间长，即环从1落至2的磁通量变化比环从2落至3慢，那么环在3位置时，感应电流大，因此在3位置受到的磁场力大，合力最小，因此D正确。答案：D1-3-19所示，线圈abcd所在平面与磁感线平行，在线圈以ab边为轴顺时针由下往上看转过180°的过程中，线圈中感应电流的方向为 图1-3-19abcdadcbadabcda，后沿dcbaddcbad，后沿abcda解析：根据右手定那么可知由平行位置开始转动到时，穿过线圈磁通量增加，感应电流磁场与原磁场方向相反，电流方向由dcbad；由转到平行位置穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，电流方向为abcda，故D正确。答案：D我综合，我开展1-3-20所示，矩形线框abcd在磁感应强度为BB的轴OO以=10r/s匀速转动，线圈有N=100匝，电阻共0.5，线圈的面积S=2，那么电阻R=99.5，求：图1-3-201感应电动势的最大值为多少？感应电流的最大值为多少？并标出图示位置时感应电流的方向。2为使线圈能匀速转动，图示位置作用在线框上的外力矩为多大？解析：此题关键是确定在何位置时产生的感应电动势最大及图示位置时感应电流的电磁力矩。线框转动时，只ab，cd边切割磁感线，ad，dc边始终不切割磁感线，而且ab，cd边切割的速度始终与ab，cd垂直大小恒定，在图示位置时，ab边速度垂直磁感线向纸外，dc边速度垂直磁感线向纸里，故这时产生的感应电动势最大。1设ab=L1，bc=L2。那么用右手定那么可判定图示位置时感应电流方向为adcRba2图示位置时，ab边受安培力垂直纸面向里，cd边受安培力垂直纸面向外，这时安培力的力矩最大。M安=2NF磁·=NF磁·L2=NBIL1L2=NBIS=100×0.2×2.51×0.2N=10N·m为了保持线圈匀速转动，这时外力矩的大小应等于此时安培力矩的大小，故M外=10N·m1-3-21所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K，导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，当ab棒由静止释放0.8s后，突然接通电键，不计空气阻力。设导轨足够长，求ab棒的最大速度和最终速度的大小g取10m/s2图1-3-21解析：ab=gt=8m/s那么闭合K瞬间，ab棒中产生的感应电流大小I=Bl/R=4Aab棒受重力mg因为F>mg，ab棒加速度向上，开始做减速运动，产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，当安培力F=mg时，开始做匀速直线运动。此时满足解得，最终速度=mgR/B2l2=1m/s。闭合电键时速度最大为8m/s答案：8m/s 1m/s1-3-22a所示，一平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=，电阻R=1.0。有一导体杆静止地放在轨道上，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向垂直于轨道面向下。现用一外力拉导体杆，使导体做加速度为a的匀加速运动，F与时间t的关系如图b所示，求杆的质量m和加速度a.图1-3-22解析：导体杆与光滑轨道、电阻R组成闭合回路，当杆向右运动时在回路中产生感应电流，杆在外力和安培力作用下匀加速运动，经时间t速度为，那么有：=at杆切割磁感线，产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律E=BL由右手定那么判断感应电流方向为逆时针方向，根据欧姆定律：杆受到的安培力，由楞次定律中的阻碍知：方向向左，大小为F安=BIL根据牛顿第二定律F-F安=ma解以上各式得：，这就是外力F和时间t的函数关系。在图像上任意取两点即可解得结果，如取0，1和20，3两点代入最后的函数关系就能得两个方程，解得：a=10m/s2，m=答案：a=10m/s2 m=15.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号，以确定火车的位置。有一种磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，如下图1-3-23俯视图，当它经过安装在两铁轨之间的线圈时，便会产生一种电信号被控制中心接收到。当火车以恒定的速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图1-3-24中的 图1-3-23图1-3-24解析：当火车头中的磁场刚接触线圈时，线圈中有一边切割磁感线，产生的感应电动势为E=Bl；当磁场完全进入时，穿过线圈的磁通量不发生变化，无感应电动势；当磁场要离开线圈时，线圈中又有一边在切割磁感线，产生的感应电动势E=Bl。根据右手定那么判断知，两段产生的感应电动势方向相反，也就是正负极相反.应选项C正确。答案：C