2.1 楞次定律-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册创新导学案教用Word（人教版2019）

物理　选择性必修·第二册[RJ] 1．楞次定律 1．会用实验探究影响感应电流方向的因素。2.理解楞次定律的内容。3.会用楞次定律判断感应电流的方向。4.会用右手定则及楞次定律解答有关问题。 一　影响感应电流方向的因素 1．穿过闭合回路的磁通量变化是产生感应电流的条件，所以感应电流的方向可能与磁通量的变化有关。 2．通过实验，记录磁极进出闭合线圈运动的四种情况，分析总结感应电流的方向与磁通量的变化之间的关系。 二　楞次定律 1．内容：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。 2．实质：感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。 三　右手定则 1．内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。如图所示。 2．适用条件：更便于判定导线切割磁感线时感应电流的方向。 1．判一判 (1)感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以原磁通量不变。(　　) (2)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。(　　) (3)楞次定律是机械能守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。(　　) (4)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。(　　) 提示：(1)× (2)×　回路中的“阻碍”作用是由感应电流的磁场产生的，若回路不闭合，就无感应电流，因此不会产生“阻碍”作用。 (3)×　(4)√ 2．想一想 (1)楞次定律中，“阻碍引起感应电流的磁通量的变化”是说感应电流的磁场与原磁场方向相反吗？ 提示：不是，应理解为：原磁场磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；原磁场磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。 (2)右手定则与右手螺旋定则相同吗？ 提示：不同，右手定则中四指与拇指在同一平面上，判断的是感应电流的方向；右手螺旋定则中四指是弯曲的，大拇指与四指不在同一平面上，判断的是电流周围的磁场方向。 探究1　实验：探究影响感应电流方向的因素 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：感应电流产生的条件是什么？把磁体的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，线圈中的感应电流方向不同，感应电流的方向可能与哪些因素有关？ 提示：穿过闭合回路的磁通量变化是产生感应电流的条件；感应电流的方向可能与磁通量的变化有关。 活动2：在上述实验中，为了得出普遍规律，我们需要记录分析磁极相对线圈运动的各种情况，如图所示。穿过线圈的磁通量增大时，如果磁场方向不同，感应电流的方向相同吗？磁通量减小时呢？ 提示：由图甲、乙知，穿过线圈的磁通量都在增大时，如果磁场方向不同，则感应电流的方向不同。由图丙、丁知，穿过线圈的磁通量都在减小时，也有相同的结论。 活动3：感应电流的方向与磁通量变化不容易建立起直接的联系。我们知道，磁体周围存在磁场，感应电流也会产生磁场，受此启发，能猜想到什么？ 提示：感应电流磁场的磁通量与磁体磁场的磁通量可能有某种联系。 活动4：由于线圈的横截面积是不变的，磁通量的变化可以用磁场的变化来体现。首先分析甲、乙两图磁通量增大时，感应电流的磁场方向与磁体磁场方向的关系，如表1所示。由此可得出什么结论？ 表1　磁通量增大时的情况 图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 甲 向下 逆时针(俯视) 向上 乙 向上 顺时针(俯视) 向下 提示：比较表1中的数据，可以发现，当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。 活动5：根据实验结果填写表2。由此可得出什么结论？ 表2　磁通量减小时的情况 图号 磁体的磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 丁 提示： 图号 磁体的磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 向下 顺时针(俯视) 向下 丁 向上 逆时针(俯视) 向上 比较表2中的数据，可以发现，当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与磁体磁场的方向相同，阻碍磁通量的减小。 1．实验结论(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。 2．实验注意事项 (1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法，并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长而损坏电流表。 (2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。 (3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。 (4)按照控制变量的思想进行实验。 (5)进行完一种磁极运动情况的操作后，等电流表指针回零后再进行下一种情况的操作。 例1　某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。 (1)首先按图甲所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；然后改变电源正负极方向，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是：________________________________________________。 (2)接下来用图乙所示的装置做实验。某次实验中在条形磁体插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向。 (3)本次操作需要记录的量有：____________________________________________________。 (4)为了得出感应电流方向与磁通量变化的普遍规律，接下来还需要进行的操作是：______________________________________________________________________________。 [实践探究]　(1)磁场变化的情况应从哪些角度分析？ 提示：磁场的方向和磁通量的增大减小情况。 (2)为了得出普遍规律，应如何设计实验方案？ 提示：使实验条件尽可能多样化。 [规范解答]　(1)由题意可知，电流从正接线柱流入电流计时，指针向右偏；电流从负接线柱流入电流计时，指针向左偏，则进行上述实验的目的是：为了确定电流计指针偏转方向与电流方向的关系。 (2)电流计指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流计，结合图乙中螺线管上导线的绕向，可知螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿逆时针方向。 (3)本实验是探究影响感应电流方向的因素，所以需要记录感应电流的方向；由实验现象可猜想，感应电流方向可能与线圈处的磁场变化情况有关，所以还需要记录磁体磁场的方向、磁通量增大减小的情况。 (4)为了得出普遍规律，应探究磁通量变化的各种可能情况，所以接下来还需要进行的操作是：将磁体N极向下拔出螺线管、将磁体S极向下插入螺线管、将磁体S极向下拔出螺线管，并记录、分析实验现象。 [答案]　(1)判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系 (2)逆时针 (3)感应电流的方向、磁体磁场的方向、磁通量增大减小的情况 (4)将磁体N极向下拔出螺线管、将磁体S极向下插入螺线管、将磁体S极向下拔出螺线管，并记录、分析实验现象 在分析“探究影响感应电流方向的因素”的实验结果时，发现感应电流的方向与磁体磁场的方向并无直接关系，关键是引入“感应电流的磁场”这个中介，从而分析感应电流磁场的方向与引起感应电流的磁通量变化的关系。 [变式训练1]　某同学利用如图1所示实验装置来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验。 (1)实验记录：如图2是该同学记录的实验现象，分析感应电流方向与磁通量变化的关系时，为什么必须分析感应电流磁场的方向：__________________________________________。 (2)分析数据：请根据(1)中实验结果完成以下表格。 甲 乙 丙 丁 条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极向下抽出线圈 S极向下抽出线圈 原磁场方向(填“向上”或“向下”) 穿过线圈的磁通量变化情况(填“增加”或“减少”) 感应电流的方向(在螺线管上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向(填“向上”或“向下”) 原磁场与感应电流磁场方向的关系(填“相同”或“相反”) (3)得出结论：①甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________； ②丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________________。 实验结论：感应电流具有这样的方向，即________________总要________引起感应电流的________。 答案　(1)见解析　(2)见解析 (3)①增加　相反　②减少　相同　感应电流的磁场　阻碍　磁通量的变化 解析　(1)由实验记录可知，感应电流的方向与磁通量的变化不容易建立起直接的联系，而感应电流也会产生磁场，感应电流磁场的方向可能与线圈磁通量的变化情况有关，所以必须分析感应电流磁场的方向。 (2)将表格内容完善： 甲 乙 丙 丁 条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极向下抽出线圈 S极向下抽出线圈 原磁场方向(填“向上”或“向下”) 向下 向上 向下 向上 穿过线圈的磁通量变化情况(填“增加”或“减少”) 增加 增加 减少 减少 感应电流的方向(在螺线管上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向(填“向上”或“向下”) 向上 向下 向下 向上 原磁场与感应电流磁场方向的关系(填“相同”或“相反”) 相反 相反 相同 相同 (3)根据上表记录，得到下述结果：甲、乙两种情况下，穿过线圈的磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，穿过线圈的磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。实验结论：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。 探究2　楞次定律的理解及应用 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：闭合开关S时，导线CD所在回路中的磁场方向是怎样的？ 提示：AB中电流向右，由右手螺旋定则，导线CD所在回路中的磁场方向垂直纸面向外。 活动2：闭合开关S时，导线CD所在回路中的磁通量是增加还是减小？ 提示：增加。 活动3：闭合开关S时，导线CD所在回路中感应电流的磁场方向是怎样的？ 提示：根据楞次定律，导线CD所在回路中感应电流的磁场方向垂直纸面向里。 活动4：闭合开关S时，导线CD所在回路中感应电流的方向是怎样的？ 提示：由右手螺旋定则，导线CD所在回路中感应电流的方向为顺时针。 1．应用楞次定律的基本思路 应用楞次定律判定感应电流方向的思路，可以概括为： 上图描述了磁通量变化、原磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以确定第三个因素。 2．对楞次定律的理解 (1)因果关系：闭合导体回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因。 (2)“阻碍”二字的含义 注意：涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动。 (3)楞次定律的实质 由于电阻的存在，感应电流在闭合回路中流动时将产生热量。根据能量守恒定律，能量不可能无中生有，这部分热量只可能从其他形式的能量转化而来。 ①把磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能。 ②导体切割磁感线运动而产生感应电流时，感应电流受到的安培力阻碍导体相对磁体的运动，导体在克服安培力做功的过程中消耗的其他形式的能转化成感应电流的电能。 综上所述，楞次定律实质上是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。 例2　汽车自动控制刹车系统(ABS)的原理如图所示。铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体(极性如图)，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮P转动时，靠近线圈的铁齿被磁化，使通过线圈的磁通量增大，铁齿离开线圈时又使通过线圈的磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流，感应电流经电子装置放大后即实现自动控制刹车。齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中，通过M的感应电流的方向(　　) A．总是从左向右的 B．总是从右向左的 C．先从右向左，然后从左向右 D．先从左向右，然后从右向左 [实践探究]　(1)穿过线圈的合磁场指向哪个方向？ 提示：一直向左。 (2)题述过程中，穿过线圈的合磁通量大小如何变化？ 提示：先减小后增大。 [规范解答]　穿过线圈的磁通量方向与磁体内部的磁场方向相同，均从右指向左。铁齿靠近线圈时，铁齿的右端是S极，铁齿在线圈处产生的磁场方向指向铁齿，即与原磁场同向，所以在图示时刻，穿过线圈的磁通量最大，随着齿轮的转动，磁通量先减小后增大，当下一个铁齿正对线圈时，磁通量又达到最大。结合楞次定律可知，该过程线圈中感应电流在线圈轴线上的磁场先向左后向右，由安培定则可知，通过M的感应电流的方向先从右向左，然后从左向右，C正确。 [答案]　C 楞次定律的应用 (1)判断感应电流的方向。 (2)判断原磁场磁通量的变化或原磁场的方向。思路与判断感应电流的方向的思路相反，即先用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的磁场方向，再由楞次定律结合原磁场的方向判断原磁场磁通量的变化，或结合原磁场磁通量的变化判断原磁场的方向。 [变式训练2－1]　(多选)关于楞次定律的理解，下列说法正确的是(　　) A．楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗 B．应用楞次定律本身只能判断感应电流的磁场方向，而不能直接判断感应电流的方向 C．楞次定律表明电磁感应过程中电能转化为其他形式的能 D．楞次定律中的“阻碍”说明感应电流的磁场总是比原磁场弱 答案　AB 解析　楞次定律表明感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗，A正确；应用楞次定律判断的是感应电流的磁场方向，应再由安培定则判断感应电流的方向，B正确；电磁感应过程中产生感应电流，有其他形式的能转化为电能，而楞次定律表明在这个过程中能量守恒，C错误；楞次定律中的“阻碍”说明感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化，不能说明感应电流的磁场总是比原磁场弱，D错误。 [变式训练2－2]　(多选)如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，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，要使圆环形导体线圈a中产生从上向下看顺时针的感应电流，下列操作中可行的是(　　) A．将线圈a水平向左移动 B．将通电螺线管水平向右移动 C．拔出通电螺线管中的铁芯 D．向下移动滑动变阻器的触头 答案　ABC 解析　由安培定则可知，螺线管中电流在线圈a处的磁场方向竖直向下，要使圆环形导体线圈a中产生从上向下看顺时针的感应电流，即使线圈a中感应电流的磁场竖直向下，由楞次定律可知，b在线圈a中产生的竖直向下的磁通量减小。将线圈a水平向左移动，则穿过线圈a的竖直向下的磁通量减小，故A正确；将通电螺线管水平向右移动，则穿过线圈a的竖直向下的磁通量减小，故B正确；拔出通电螺线管中的铁芯，则穿过线圈a的竖直向下的磁通量减小，故C正确；向下移动滑动变阻器的触头，则螺线管b中的电流增大，从而判断出穿过线圈a的竖直向下的磁通量增大，故D错误。 探究3　右手定则 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图所示，用楞次定律分析闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动时导体中感应电流的方向，应研究的是哪个闭合导体回路？当导体棒CD向右运动时，用楞次定律如何判断导体棒CD中的感应电流的方向？ 提示：CDEF回路。导体棒CD向右运动，回路中向里的磁通量增加，感应电流的磁场方向向外，感应电流在导体棒CD中由C向D。 活动2：如图所示，根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向是什么？仅当导体棒CD的运动方向反向时呢？当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时呢？ 提示：根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向是从D到C；仅当导体棒CD的运动方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向是从D到C；当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时，感应电流在导体棒CD中由C向D。 活动3：参考左手定则，使磁感线仍从掌心进入，四指仍指向电流方向，如何表示出感应电流的方向、原磁场的方向、导体棒运动的方向三者之间的关系？ 提示：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体棒运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 右手定则的理解 (1)适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。 (2)右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的相互垂直关系。 ①大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动。 ②四指指向电流方向。 例3　(多选)如图所示，同学们在学校操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端接在灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。甲、乙同学沿东西方向站立，甲站在西侧，乙站在东侧，他们迅速摇动电线，发现电流计指针会偏转。假设同学们所在位置地磁场方向与地面平行，方向由南指向北。下列说法正确的是(　　) A．当电线AB向下运动时，通过电线AB的电流是从A流向B B．当电线AB向下运动时，通过电线AB的电流是从B流向A C．当电线AB向上运动时，通过电线AB的电流是从A流向B D．当电线AB向上运动时，通过电线AB的电流是从B流向A [实践探究]　(1)若用楞次定律求解，电线AB在哪个位置时穿过回路的磁通量最小？ 提示：最低位置。 (2)若用右手定则求解，哪个手指指向导体切割磁感线的运动方向？ 提示：拇指。 [规范解答]　解法一(楞次定律)：该处地磁场水平由南指向北，对于全部电线与电流计构成的回路，当电线AB向下运动时，回路在磁场中的有效面积减小，穿过回路的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场水平向北，根据安培定则可知，通过电线AB的电流从A流向B，A正确，B错误；当电线AB向上运动时，回路在磁场中的有效面积增大，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场水平向南，根据安培定则可知，通过电线AB的电流从B流向A，C错误，D正确。 解法二(右手定则)：该处地磁场水平由南指向北，当电线AB向下运动时，根据右手定则可知，通过电线AB的电流从A流向B，A正确，B错误；当电线AB向上运动时，根据右手定则可知，通过电线AB的电流从B流向A，C错误，D正确。 [答案]　AD 楞次定律与右手定则的选用方法 有的问题只能用楞次定律而不能用右手定则，有的问题则两者都能使用，关于选用楞次定律还是右手定则，要具体问题具体分析。 (1)如果导体不动，回路中的磁通量变化，要用楞次定律判断感应电流方向，而不能用右手定则判断。　　 (2)如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。 (3)如果导体不动，而磁场相对导体运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是导体相对磁场做切割磁感线运动的方向。 [变式训练3]　如图所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁体之间，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．调换磁体的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 答案　B 解析　根据右手定则可判断圆盘中感应电流由O→A，则电阻R中有P→R→Q方向的感应电流，故B正确，A、C错误；调换磁体的N、S极，同时改变圆盘的转动方向，由右手定则可知R中感应电流的方向不变，D错误。 [名师点拨]　本题中圆盘可看成由无数根辐向分布的金属条组成，则处在磁体之间的金属条切割磁感线产生感应电流，由右手定则即可判断感应电流方向。 归纳推理 归纳推理是从一类事物的部分对象所具有的某种属性出发，推理出这类事物的所有对象都具有共同属性的推理方法，也就是由具体结论推理出一般规律的方法。楞次定律的得出就运用了归纳推理。通过研究不同磁极插入和拔出线圈等的实验现象，逐步归纳推理得出反映感应电流方向的规律。与演绎推理不同的是，归纳推理是从物理现象出发研究问题，而演绎推理则是由已知物理规律出发研究问题。 课后课时作业 1．(楞次定律的理解)关于楞次定律，下列说法中正确的是(　　) A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱 B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强 C．感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化 D．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 答案　C 解析　根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化，而不是阻碍原磁场的减弱、增强等变化，故C正确，A、B、D错误。 2．(楞次定律、右手定则的应用)(多选)闭合线框abcd自某高度自由下落时，穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是(　　) A．经过Ⅰ时，无感应电流 B．经过Ⅰ时，a→b→c→d→a C．经过Ⅱ时，无感应电流 D．经过Ⅲ时，a→b→c→d→a 答案　BC 解析　线框经过Ⅰ时，bc边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为a→b→c→d→a，A错误，B正确；线框经过Ⅱ时，穿过闭合线框的磁通量恒定不变，线框中不产生感应电流，C正确；线框经过Ⅲ时，ad边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为a→d→c→b→a，D错误。 3．(楞次定律的应用)如图是磁浮的原理图，图中甲是圆柱形磁体，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁体甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁体甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中(　　) A．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失 B．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在 C．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失 D．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在 答案　B 解析　磁浮是利用了同名磁极相互排斥的原理，在乙放入磁场向下运动的过程中，圆环内的磁通量是向上增大的，由楞次定律可知乙中的感应电流所激发的磁场的N极是向下的，由右手螺旋定则可知俯视时乙中感应电流沿着顺时针方向；由于超导体电阻为零，所以当乙稳定后感应电流将仍然存在，乙仍悬浮在甲的上方空中，故A、C、D错误，B正确。 4．(楞次定律的应用)如图所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为(　　) A．外环顺时针，内环逆时针 B．外环逆时针，内环顺时针 C．内、外环均为逆时针 D．内、外环均为顺时针 答案　B 解析　首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中的磁场方向垂直纸面向里且磁通量增加，由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是在外环沿逆时针方向，在内环沿顺时针方向，故B正确。 5.(右手定则的应用)如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　) A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B．整个环中有顺时针方向的电流 C．整个环中有逆时针方向的电流 D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案　D 解析　由右手定则知ef上的电流由e→f，故环的右侧的电流方向为逆时针，环的左侧的电流方向为顺时针，故D正确。 6．(楞次定律、右手定则的应用)(多选)闭合线圈abcd在如图所示位置与磁场发生相对运动时，bc边的电流方向为b→c，则线圈或磁场的运动情况可能是(　　) A．线圈向右运动 B．线圈向左运动 C．磁场向右运动 D．磁场向左运动 答案　BC 解析　解法一(楞次定律)：bc边的电流方向为b→c，根据安培定则可知，感应电流的磁场方向为垂直纸面向里，与原磁场方向相同，根据楞次定律，穿过回路的磁通量减小，所以可能是线圈向左运动，或磁场向右运动，A、D错误，B、C正确。 解法二(右手定则)：bc边的电流方向为b→c，根据右手定则可知，线圈相对磁场向左运动，若线圈运动，则线圈向左运动，若磁场运动，则磁场向右运动，B、C正确，A、D错误。 7．(楞次定律的应用)(多选)如图甲所示，正方形金属线圈abcd处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示，若磁场方向垂直线圈平面向外时磁感应强度为正。下列说法正确的是(　　) A．0～t1时间内，线圈中感应电流的方向为adcba B．t1～t2和t2～t3时间内，线圈中感应电流的方向相反 C．t1～t2和t2～t3时间内，线圈中感应电流的方向相同 D．t3～t4时间内，线圈中感应电流的方向为abcda 答案　CD 解析　由图乙可知，0～t1时间内，垂直线圈平面向外的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为abcda，故A错误；t1～t2时间内，垂直线圈平面向外的磁场的磁感应强度减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为adcba，t2～t3时间内，垂直线圈平面向里的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为adcba，所以t1～t2和t2～t3时间内，线圈中感应电流的方向相同，故B错误，C正确；t3～t4时间内，垂直线圈平面向里的磁场的磁感应强度减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为abcda，故D正确。 8．(探究影响感应电流方向的因素)如图所示的器材可用来研究电磁感应现象并探究影响感应电流方向的因素。 (1)在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路。 (2)在实验过程中，除了查清流入电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清________的绕制方向。(选填“A”“B”或“A和B”) (3)闭合开关S后，迅速移动滑动头P进行实验，观察并记录感应电流的方向和原磁通量的变化情况。为了得出普遍规律，请写出简要的实验方案：_______________________________ _____________________________________________________________________________。 答案　(1)如图所示　(2)A和B (3)a.将滑动头P向左移动，观察并记录感应电流的方向及原磁通量的变化；b.将滑动头P向右移动，观察并记录感应电流的方向及原磁通量的变化；c.改变电源正负极方向后，重复a、b操作 解析　(1)研究电磁感应现象的实验电路由两部分组成，电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成闭合电路，电流计与线圈B组成另一个闭合电路。实验电路图如答图所示。 (2)在实验过程中，需要确定线圈A中电流的磁场方向和线圈B中感应电流的磁场方向，故还应查清线圈A与线圈B的绕制方向。 (3)为了得出普遍规律，需要记录分析原磁通量变化的各种情况及对应的感应电流的方向。本题实验中，原磁通量变化共有四种情况：穿过线圈B的磁通量向上增大、向上减小、向下增大、向下减小。改变流过线圈A的电流方向可以改变线圈B中原磁通量的“方向”；调节滑动变阻器的阻值来改变流过线圈A的电流大小，从而改变原磁场的磁感应强度，进而改变线圈B中原磁通量的大小，故实验方案为：a.将滑动头P向左移动，观察并记录感应电流的方向和原磁通量的变化；b.将滑动头P向右移动，观察并记录感应电流的方向和原磁通量的变化；c.改变电源正负极方向后，重复a、b操作。 9．(楞次定律的应用)自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来，不管是理论还是实验物理学家都一直在努力寻找，但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据。如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现(　　) A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流 B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流 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 答案　C 解析　若只有N极的磁单极子从上到下穿过超导线圈，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，且磁场方向从上向下，由楞次定律和右手螺旋定则可知，从上向下看，感应电流的方向为逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，且磁场方向从下向上，由楞次定律和右手螺旋定则可知，从上向下看，感应电流的方向为逆时针，因此整个过程线圈中产生的感应电流方向不变，由于超导线圈没有电阻，因此感应电流将长期维持下去。故A、B、D错误，C正确。 10．(探究影响感应电流方向的因素)某实验小组利用如图所示的条形磁体和楞次环“探究影响感应电流方向的因素”。 (1)用磁体磁极靠近和远离A环，观察实验现象，完成下表。 实验操作 磁体N极靠近A环 磁体S极靠近A环 磁体N极远离A环 磁体S极远离A环 实验现象 排斥 排斥 吸引 吸引 磁通量变化 增加 增加 减少 ________ 原磁场方向 指向A环 指向磁体 指向A环 ________ 感应电流磁场的方向 指向磁体 指向A环 指向A环 ________ 感应电流磁场的方向与原磁场方向的关系 相反 相反 相同 ________ 感应电流的方向(在A环靠近磁体一侧观察) 逆时针 顺时针 顺时针 ________ (2)根据上表总结关于感应电流方向的实验结论：______________________________________。 答案　(1)减少　指向磁体　指向磁体　相同　逆时针 (2)感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 解析　(1)使条形磁体S极远离A环时，穿过A环的磁通量减少，原磁场方向指向磁体；由实验现象S极吸引A环，结合磁极间的相互作用规律可知，A环靠近S极的一侧相当于小磁针的N极，因此感应电流的磁场方向指向磁体，则感应电流磁场的方向与原磁场的方向相同，由安培定则可知感应电流的方向为逆时针(在A环靠近磁体一侧观察)。 (2)结论是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 20 学科网（北京）股份有限公司 $$