第13讲 感应电流的产生 楞次定律-高二物理上学期知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第13讲 感应电流的产生 楞次定律 适用学科 物理 适用年级 高二 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 探究感应电流的产生条件，楞次定律 知道电磁感应现象的发展过程，理解探究感应电流产生条件的实验过程，掌握感应电流的产生条件； 在实验探究的基础上，理解楞次定律，知道楞次定律符合能量守恒，能灵活应用楞次定律解答有关问题。 一．对磁通量及磁通量变化的理解 1．对磁通量的理解 （1）磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。 （2）若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数。 2．匀强磁场中磁通量的计算 （1）B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。 （2）B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则Φ＝B⊥S，如图所示Φ＝BS sinθ。 （3）线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响。 3．磁通量的变化 计算磁通量的变化量时，首先要明确引起磁通量变化的原因，然后再进行计算，通常有以下几种情况： 类型 磁通量的变化量 举例 Φ 变 的 四 种 情 况 B不变，S变 ΔΦ＝B·ΔS 例：闭合回路的一部分导线切割磁感线时 B变，S不变 ΔΦ＝ΔB·S 例：线圈与磁体之间发生相对运动时 B和S都变 ΔΦ＝B2S2－B1S1 注意：此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0计算并判断磁通量是否变化 B和S大小都不变，但两者之间的夹角θ变 ΔΦ＝BS（sinθ2－sinθ1） 例：线圈在磁场中转动时 例1．一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，线圈平面与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量变化的大小为（　　） A．0　　　　　B．2BS C．2BScosθ D．2BSsinθ （变式训练1-1）如图所示，面积为S、始终与纸面垂直的圆环，与轻杆的一端相连，轻杆另一端绕垂直于纸面的轴O转动，当转到A、C、D三位置时（处于C、D两位置时的轻杆在同一直线上，处于A、C两位置时的轻杆与竖直方向的夹角均为α），关于穿过圆环的磁通量，正确的是（　　） A．ΦA＝ΦC＝ΦD＝BS B．ΦA＝ΦC＝ΦD＝BScosα C．ΦA＝ΦC＝BScosα，ΦD＝－BScosα D．ΦA＝ΦD＝BSsinα，ΦC＝－BSsinα （变式训练1-2）如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1>S2＝S3，且“3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3，则它们的大小关系是（　　） A．Φ1>Φ2>Φ3　　　 B．Φ1>Φ2＝Φ3 C．Φ1<Φ2<Φ3 D．Φ1<Φ2＝Φ3 二．感应电流的产生条件 1．产生感应电流的条件 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 2．判断感应电流有无的方法 （1）明确电路是否是闭合电路。 （2）判断穿过回路的磁通量是否发生变化。 例2．如图所示， A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是（　　） （变式训练2-1）法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，直长导线正下方平行于导线放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是（　　） A．只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转 B．A线圈闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针偏转 C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转 D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转 （变式训练2-2）下列情况中能产生感应电流的是（　　） A．如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动 B．如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动时 C．如图丙所示，小螺线管A置于大螺线管B中不动，开关S一直接通时 D．如图丙所示，小螺线管A置于大螺线管B中不动，开关S一直接通，在移动变阻器滑片的过程中 三．对导体切割磁感线的理解及注意的问题 1．导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。 2．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： （1）导体是否将磁感线“割断”，如果没“割断”，就不能说切割。如下图所示，（a）、（b）两图中，导体是真“切割”，而（c）图中，导体没有切割磁感线。 （2）即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流。如图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线（匀强磁场），但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流。 （3）即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流。 如图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但穿过闭合回路的磁通量没有变化，所以在线框中没有感应电流。 例3．（多选）闭合线圈以如图所示的方式在磁场中运动，则在闭合线圈中产生感应电流的是（　　） （变式训练3）如图所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则（　　） A．断开开关S，ab中有感应电流 B．闭合开关S，ab中有感应电流 C．无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流 D．无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流 四．楞次定律的理解及应用 1．内容 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 。 2．因果关系 楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果反过来影响原因。 3．对楞次定律中“阻碍”的理解 谁阻碍谁 是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 如何阻碍 当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行 4．“阻碍”的表现形式 楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反应，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种： （1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”； （2）阻碍相对运动——“来拒去留”； （3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”； （4）阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”。 5．楞次定律的使用步骤 特别提醒： （1）“阻碍”并不意味着“相反”。感应电流产生的磁场方向和原磁场方向可能相同，也可能相反，需要依据磁通量的变化情况判断。 （2）如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化。 例4．如图所示，在水平地面上有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流。现用一闭合的检测线圈（线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出）检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是（　　） A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针 C．先逆时针后顺时针，然后再逆时针 D．先顺时针后逆时针，然后再顺时针 （变式训练4）（多选）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中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B．穿过线圈a的磁通量变大 C．线圈a有扩张的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大 五．右手定则的理解及应用 1．楞次定律与右手定则的比较 名称 比较项目　 楞次定律 右手定则 研究对象 整个闭合回路 闭合电路中切割磁感线运动的部分导体 适用范围 适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况 适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动 2．右手定则与左手定则的比较 比较项目 右手定则 左手定则 作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受磁场力的方向 已知条件 已知切割运动方向和磁场方向 已知电流方向和磁场方向 图例 因果关系 运动―→电流 电流―→运动 应用实例 发电机 电动机 例5．如图所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A、O分别与金属盘的边缘和转动轴接触。若使金属盘按图示方向（俯视顺时针方向）转动起来，下列说法正确的是（　　） A．电阻R中有Q→R→P方向的感应电流 B．电阻R中有P→R→Q方向的感应电流 C．穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R中无感应电流 D．调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向，R中感应电流的方向也会发生改变 （变式训练5）下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（　　） 六．“一定律三定则”的应用技巧 应用现象与规律比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则 电磁 感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 例6．如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为（　　） A．受力向右　　B．受力向左 C．受力向上 D．受力为零 （变式训练6）如图所示，试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。 （1）开关S闭合时。 （2）开关S闭合后。 （3）开关S闭合后，调节滑动变阻器使电流增强。 （4）开关S断开时。 1．如图所示，一矩形线框，从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）（　　） A．一直增加 B．一直减少 C．先增加后减少 D．先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少 2．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　　） A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定 3．某一实验装置如左下图所示，在铁芯上绕着两个线圈P和Q，如果线圈P中的电流i随时间t的变化关系如下图所示的四种情况，则不会使线圈Q产生感应电流的是（　 　） 4．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接，线圈A插入线圈B中，下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关电流稳定后，将线圈A从线圈B中拔出过程中，电流计指针不会发生偏转 B．开关闭合瞬间，电流计指针会发生偏转，而断开瞬间电流计指针不会偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针始终指在零刻度 D．开关闭合后，无论滑动变阻器的滑片P如何滑动，电流计指针都会偏离零刻度 5．有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（　　） A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流 B．线圈紧密套在模具上，移动过程中不出现感应电流 C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有电流产生 D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流 6．（多选）某学校操场上有如图所示的运动器械：两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时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跟竖直方向成45°，现让ab随链条荡起来，跟竖直方向最大偏角为45°，则下列说法正确的是（　　） A．当ab棒自南向北经过最低点时，ab中有感应电流 B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流为零 C．当ab棒自南向北经过最低点时，ab棒受安培力的作用 D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为机械能 7．关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A．根据楞次定律知：感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反 D．当导体切割磁感线运动时，必须用右手定则确定感应电流的方向 8．如图所示，已知电流从电流表的右侧接线柱流入，其指针向右偏转。当条形磁铁竖直向下落入线圈时，空气阻力不计。则（　　） A．电流表指针向右偏转 B．电流表指针向左偏转 C．磁铁加速度大于重力加速度 D．磁铁加速度等于重力加速度 9．（多选）如图所示，一根足够长通以图示方向电流的直导线水平放置，直导线的正上方某处有悬点，用绝缘细线悬挂一铜圆环从图示A点由静止释放，在圆环运动到最低点的过程中。下列说法正确的是（　　） A．圆环中感应电流沿逆时针方向 B．圆环中感应电流沿顺时针方向 C．圆环所受安培力的方向总是竖直向上 D．圆环所受安培力的方向总是与圆环的运动方向相反 10．如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将（　　） A．S增大，l变大　　　 B．S减小，l变短 C．S增大，l变短 D．S减小，l变长 11．（多选）如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是（　 ） A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的 12．（多选）如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　） A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g 13．（多选）如图，线圈串有两发光二极管D1、D2（具有正向导电发光特性）。若手握“物体”向线圈运动时，D1发光。则（　　） A．该物体可能是一种铜质材料 B．手握“物体”向线圈运动时，会感觉到一股斥力 C．手握“物体”向线圈运动时，D2也会发光 D．手握“物体”远离线圈运动时，D2会发光 第13讲 感应电流的产生 楞次定律 适用学科 物理 适用年级 高二 完成情况 完成评分 1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是（　　） 2．如图所示，绕在铁芯上的线圈、电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（　　） A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动 C．通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动 D．将电键突然断开的瞬间 3．为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面磁场垂直地面向里（如图乙），则在列车经过线圈的过程中，流经线圈的电流（　　） A．始终沿逆时针方向 B．先沿逆时针，再沿顺时针方向 C．先沿顺时针，再沿逆时针方向 D．始终沿顺时针方向 4．如图所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，与导轨接触良好，它从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在OA上，直到完全落在OC上，空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中（　 　） A．感应电流方向是b→a B．感应电流方向是a→b C．感应电流方向先是b→a，后是a→b D．感应电流方向先是a→b，后是b→a 5．如图所示，a、b都是较轻的铝环，a环闭合，b环断开，横梁可以绕中间支点自由转动，开始时整个装置静止，下列说法中正确的是（　　） A．条形磁铁插入a环时，横梁不会发生转动 B．只有当条形磁铁N极拔出铝环时，横梁才会转动 C．条形磁铁用相同方式分别插入a、b环时，两环转动情况相同 D．铝环a产生的感应电流总是阻碍铝环与磁铁间的相对运动 答案 第13讲 适用区域 江苏 适用年级 高二 例1【答案】　C 解题指导：线圈转动过程中磁通量的变化量的求解，需特别注意初末状态磁感线是否从同一个面进入，必要时，可借助于书或铅笔盒等，来直观观察磁感线从哪个面进，从哪个面出。 解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScosθ，后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScosθ，则磁通量变化的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScosθ。 〔变式训练1-1〕【答案】 C 解析：由题图可知，圆环分别处于A、C、D三个位置时，投影到垂直于磁场方向上的面积均为Scosα，磁感线穿过处于A、C位置的圆环时，方向是相同的，磁感线穿过处于D位置的圆环时，与其穿过处于A、C位置的圆环时方向相反，则ΦD与ΦA的符号相反，故选项C正确。 〔变式训练1-2〕【答案】 C 解析：所有磁感线都会经过磁体内部，内外磁场方向相反，所以线圈面积越大则抵消的磁场越大，则Φ1<Φ2，线圈3在正中间，此处磁铁外部磁场最弱，即抵消得最少，所以Φ3>Φ2，选C。 例2　【答案】 B　 解题指导：判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。对于C图中就必须要弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转化为俯视图、侧视图等。 解析：图 A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流。故本题只有选项B正确。 〔变式训练2-1〕【答案】 C　 解析：小磁针会不会偏转取决于B线圈中没有电流，而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化，当A线圈中电流足够强，但不变化时，B中无感应电流，磁针不会发生偏转，A错；当A线圈闭合开关电流稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，故B错；当线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C对D错。 〔变式训练2-2〕【答案】 D　 解析：如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动，不切割磁感线，无感应电流，选项 A错误；如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动时，磁通量不变，无感应电流产生，选项B错误；如图丙所示，小螺线管A置于大螺线管B中不动，开关S一直接通时，穿过B的磁通量不变，无感应电流，选项C错误；开关S一直接通，在移动变阻器滑片的过程中，线圈A中的电流变化，穿过线圈B的磁通量变化，会有感应电流产生，选项D正确。 例3　【答案】 AB 解析： A图中，图示状态Φ＝0，转到90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化，能产生感应电流；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小，能产生感应电流；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，故不能产生感应电流；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故不能产生感应电流。故正确答案为A、B。 〔变式训练3〕【答案】 B 解析：两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则ab中无感应电流，故选项A、C错误；若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则ab中有感应电流，故选项B正确，D错误。 例4【答案】　 C 解题指导：按以下思路分析解题： (1)安培定则判定通电导线周围磁场的分布情况 (2)线圈运动过程中磁通量的变化 (3)楞次定律判断感应电流的方向 解析：根据通电直导线周围磁感线的特点，检测线圈由远处移至直导线正上方时，穿过线圈的磁场有向下的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则，线圈中的电流方向先逆时针后顺时针，当检测线圈由直导线正上方移至远处时，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增加后减小，由楞次定律和安培定则，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针。所以C正确。 〔变式训练4〕【答案】 BD 解析：当滑动触头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的磁通量变大，所以B正确；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， A错误；线圈a应有收缩的趋势，C错误；将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，所以D正确，故选BD。 例5　【答案】 B　 解题指导：将圆盘等效为从圆心到边缘的无数根辐向分布的导体，然后根据右手定则判断。 解析：对圆盘来说，从圆心到边上边缘可以理解成为有无数根辐向分布的导体，每根导体都与负载电阻R构成闭合电路，每根导体都处在蹄形磁铁形成的磁场中，当圆盘按图示方向转动时，根据右手定则，可知产生由圆心到边缘的感应电流，即电阻R中有P→R→Q方向的感应电流，故A、C错B正确；当调换磁铁的N、S极同时改变金属盘的转动方向，根据右手定则，可判定R中感应电流的方向不变，D错误。 〔变式训练5〕【答案】 A 解析：ab棒顺时针转动，运用右手定则：导体ab上的感应电流方向为a→b。故 A正确。ab向纸外运动，运用右手定则，知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B错误。穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→c，故C错误。ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D错误。 例6 【答案】 A　 解析：金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框将向磁通量减小方向运动，即向右移动，故 A正确，BCD错误，故选 A。 〔变式训练6〕 (1)垂直纸面向外　(2)不偏转　(3)垂直纸面向外　(4)垂直纸面向里 解析：开关S闭合时，左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。 (1)S闭合时，穿过右边线圈的磁通量Φ增加，由楞次定律可知，感应电流b→a，再由安培定则可知，N极指向垂直纸面向外的方向。 (2)S闭合后，穿过右边线圈的磁通量Φ不变，不产生感应电流，小磁针不偏转。 (3)此种情况同(1)现象相同，即N极指向垂直纸面向外的方向。 (4)此种情况与(1)现象相反，即N极指向垂直纸面向里的方向。 1．　【答案】D　 解析：离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故ABC错误，D正确。 2．【答案】　C　 解析：设闭合线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处强，故Φ1>Φ2。将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故ΔΦ1<ΔΦ2。 3． 【答案】 A　 解析：由 A图可知，P中电流不变，电流产生的磁场不变，穿过Q的磁通量不变，不产生感应电流，由BCD图可知， 通过P的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过Q的磁通量发生变化，产生感应电流。本题选不能产生感应电流的，故选A。 4．【答案】　D　 解析：电键闭合后，线圈A插入或拔出、移动滑动变阻器滑片都可以使穿过线圈B的磁通量发生变化，都会使B回路产生感应电动势，回路产生感应电流，电流计指针都会发生偏转，故A、C错误，D正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，会产生感应电流，电流计指针均会偏转，故B错误。 5．【答案】　B　 解析：线圈贴着模具上下移动的过程中，由穿过线圈的磁通量不变可知不会产生感应电流，故A、C错误，B正确；线圈平面放置不水平时，在移动过程中穿过线圈的磁通量仍然不变，也不会产生感应电流，故D错误。 6．【答案】　ABC　 解析： A对：由于磁场斜向下跟竖直方向成45°，在最低点ab棒的速度水平向北，ab棒切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，棒中有感应电流。B对：链条跟竖直方向偏角为45°时，链条的运动速度为0，不切割磁感线，故感应电流为0。C对：ab棒自南向北经过最低点时，棒上有感应电流，电流方向与磁场方向垂直，则ab棒受安培力作用。D错：在ab棒运动过程中，不断有机械能转化为电能。 7．【答案】 C　 解析：由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化， A错误；感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化，B错误；由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增加而引起的感应电流，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，C正确；导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以由楞次定律确定感应电流的方向，D错误。 8．【答案】　B 解析：当磁铁向下插入线圈时，磁通量向下增大，根据楞次定律知，线圈中感应电流由上端流入，下端流出，故感应电流的方向从电流表的左接线柱流入，则电流表指针向左偏转。故 A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁铁受到向上的阻力，故加速度小于重力加速度，故C、D错误。故选B。 9．【答案】　BC　 解析：根据安培定则，通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里，上方区域磁场方向垂直纸面向外，圆环由A点开始运动到最低点过程中，磁通量增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，感应电流的方向顺时针，故 A错误、B正确；因为磁感应强度在水平方向均匀分布，把圆环分成若干份，可以知道对称的一小段在水平方向的安培力是大小相等，方向相反的，故圆环所受安培力的方向总是竖直向上的，故C正确、D错误。 10．　【答案】D　 解析：当通电导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要反抗磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行反抗，二是用远离直导线的方式进行反抗，故D正确。 11．　【答案】AD　 解析：由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确，BC错误；故选AD。 12．【答案】　AD　 解析：方法一：假设磁铁的下端为N极，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断出回路中感应电流方向为逆时针方向。再根据左手定则可判断P、Q所受的安培力的方向，安培力使P、Q相互靠拢。由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确。 方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，根据“增缩减扩”和“来拒去留”，可知P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g。 13．【答案】　BD 解析：由手握“物体”向线圈运动时，D1发光，可知，线圈中产生了感应电流，穿过线圈的磁通量必改变，则该物体是一种磁性材料，故 A错误；手握“物体”向线圈运动时，D1发光，根据楞次定律“来拒去留”，可知，会感觉到一股斥力，故B正确；手握“物体”向线圈运动时，D1发光，说明感应电流方向顺时针方向(从左向右看)，由于二极管的单向导电性，因此D2不会发光，故C错误；手握“物体”远离线圈运动时，根据楞次定律可知，感应电流方向与靠近时相反，则D2会发光，故D正确；故选：BD。 1．【答案】　D　 解析：A．线框在匀强磁场中运动时，穿过线框的磁感线条数不变，即磁通量不变，没有感应电流产生，故 A错误。B．图示的线框与磁场平行，穿过线框的磁通量为零，而且当线框平动时，磁通量始终为零，没有变化，所以没有感应电流产生，故B错误。C．线框与磁场平行，穿过线框的磁通量为零，当线框向右平动时，磁通量保持为零，没有变化，所以没有感应电流产生，故C错误。D．线框在磁场中转动时，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。 2．　【答案】A　 解析：线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生，故 A正确；通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动或做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，产生感应电流。将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，故B、C、D错误。 3．【答案】　B　 解析：列车带着磁体向右运动到线圈左边后，相当于线圈左边的一段导线向左切割磁感线，线圈中的电流沿逆时针方向；线圈离开磁场时，相当于线圈右边的一段导线向左切割磁感线，这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向，故线圈中的电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确。 4．　【答案】C　 解析：在金属棒向下滑动的过程中，金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形aOb内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断C选项正确。 5．【答案】　D　 解析：当条形磁铁向a环靠近时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运 动，因此a环阻碍磁铁靠近，出现转动现象；当条形磁铁向b环靠近时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动，故ABC错误，根据楞次定律可知，环a产生的感应电流总是阻碍铝环与磁铁间的相对运动，故D正确，故选D。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$