第6.1节 楞次定律（第1课时）-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第六章 ·电磁感应定律 6．1 楞次定律（1） 课程标准 1.理解楞次定律的内容和本质、右手定则。 2.会运用楞次定律分析常见的电磁感应现象。 物理素养 物理观念：理解楞次定律是阻碍磁通量变化，符合能量守恒的观点。 科学思维：运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向。 科学探究：探究感应电流的方向。 科学态度与责任：探索自然要从表面到本质、需要严谨认真的科学态度。 一、探究影响感应电流方向的因素 1． 确定灵敏电流计电流流入方向与指针的偏转方向 试触法：按下图(a)连入电源、灵敏电流计、限流电阻（几十千欧），采用瞬间闭合开关的方法，判断灵敏电流计的偏转方向和电流方向的关系。 (a) (b) 2． 按上图(b)方式将感应线圈和灵敏电流计连成回路，将磁体插入或抽出线圈，观察电流计偏转方向。 操作 原磁场方向 磁通量变化 感应电流的磁场 总结 甲 N极插入 向下 增加 向上 阻碍增加 乙 N极抽出 向下 减小 向下 阻碍减小 丙 S极插入 向上 增加 向下 阻碍增加 丁 S极抽出 向上 减小 向上 阻碍减小 3． 结论： 感应电流的磁场和引起电磁感应的磁场方向可能相同，也可能相反，但总是阻碍磁通量的变化。 4． 铜管和塑料管中放入铝块和磁体的实验 (1)实验：如下图(a)在相同形状的铜管和塑料管中分别放入铝块和磁体。 (2)结果：放入铝块时同时落下，放入磁体时铜管中磁体下降明显缓慢。 (2)原因：在铜管中放入磁体，产生电磁感应，阻碍磁通量的变化，铜管上部相当于异名磁极，下部相当于同名磁极，对下降的磁体有向上的阻力，使磁体下降变慢，如下图(b)所示。 (a) (b) 例1. 用磁铁和线圈研究电磁感应现象实验中，已知通入灵敏电流表从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，则： 甲图中电表指针偏向______； 乙图中条形磁棒下方是______极。 丙图中条形磁铁向______运动； 丁图中线圈的绕制方法是______（在丁图中画出） 【答案】正接线柱一侧     S     上     【解析】 [1]磁铁向下运动，穿过线圈的磁场方向向下且磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈产生磁场向上，由安培定值知，感应电流方向为俯视逆时针，电流从正接线柱流入，所以指针偏向正接线柱。 [2]指针偏向负接线柱一侧，所以电流从负接线柱流入，俯视线圈中感应电流方向为顺时针，根据安培定则可知线圈中感应电流磁场方向向下，磁铁向下运动，由楞次定律可知条形磁棒下方是S极。 [3]线圈中感应电流磁场方向向下，磁铁的磁场方向也向下，说明磁通量在减小，磁铁在向上运动。 [4]指针偏向正接线柱，电流从正接线柱流入，磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增大，磁铁的磁场方向向上，线圈中感应电流的磁场方向向下，可得线圈的绕制方法如图。 【总结】（1）把线圈看成等效磁体，磁体向下靠近时，等效磁体互斥；远离时，等效磁体吸引。 （2）磁极、运动方向、电流，绕向。四个中知道三个则能确定第四个。 例2.（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度释放，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 【答案】AD 【解析】塑料和胶木不会产生电磁感应，而金属铜管和铝管会产生电磁感应，阻碍小球下落，AD正确。 二、楞次定律 1． 内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （1）当磁铁移近或插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反 （2）当线圈离开或拔出线圈时，线圈中感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同 2． 楞次定律的理解 （1）“阻碍”不是阻止。因为磁通量的变化是产生感应电流的必要条件，如果这种变化被阻止，也就不能产生感应电流了。感应电流的磁场仅仅阻碍了原磁通量的变化速率，回路中的磁通量还是要变化的。 （2）“阻碍”不是相反。楞次定律应该理解为：如果穿过闭合回路的磁通量是增加的，则感应电流的磁场与原磁场的方向相反；如果穿过闭合回路的磁通量是减少的，则感应电流的磁场与原磁场的方向相同。（增反减同） 3． 楞次定律判定感应电流方向的一般步骤： 基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，一般步骤如下： (1)确定原磁场的方向; (2)确定穿过闭合线圈的磁通量是增加还是减少: (3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向； (4)利用右手螺旋定则确定感应电流的方向。 4． 楞次定律的推广形式 楞次定律不仅要确定感应电流方向，还要求确定在电磁感应现象中产生的其他效果，如闭合导线的受力、运动趋向等，可对楞次定律的原因和效果的含义进行推广。 “原因”可由磁通量的变化推广为引起磁通量变化的相对运动、回路的形变、导线中电流的变化等，而“效果”则可由感应电流激发的磁场推广为因感应电流的出现而引起的机械运动、受力等。 楞次定律的一个极为有用的推广形式，常见有以下几种表现： （1）阻碍导体间的相对运动：“来拒去留”。 （2）就闭合电路的面积而言：“增缩减扩”。 （3）磁场方向：“增反减同”。 （4）环形线圈电磁感应后可当作：“等效磁体”。 （5）从能量转化的角度看：都要克服阻力做功，将机械能转化为电能。 例3. 如图所示，导线圈A水平放置，条形磁铁在其正上方，N极向下且向下移近导线圈的过程中，导线圈A中的感应电流方向是（俯视情况）___________；若将条形磁铁S极向下，且向上远离线圈A移动时，导线框内感应电流方向是（俯视情况）____________。 【答案】逆时针；逆时针 【解析】[1]如果把环形线圈看出小磁针，则小磁针的N极向上，相互推斥，电流为逆时针。 [2]远离线圈时，相互吸引，所以小磁针的N极仍是向上，则电流为逆时针 例4. 如图所示，从左向右4个电流表的电流方向判断正确的是（　　） A．第一个从右向左 B．第二个从下向上 C．第三个从下向上 D．第四个从上向下 【答案】C 【详解】A．根据“来拒去留”可知，当条形磁铁向左运动靠近螺线管时，螺线管的右端为S极，感应电流从左向右流过电流表。故A错误； B．同理，乙图中感应电流从上到下流过电流表。故B错误； CD．根据右手定则，可知导体棒向左运动切割磁感线时，导体棒上的感应电流从上到下，即从下到上流过第三个和第四个电流表。故C正确；D错误。 故选C。 三、右手定则 1． 直导体切割磁感线的感应电流方向——右手定则 闭合电路中部分直导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流方向可由右手定则判断。 （1）内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心穿入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流方向。 （2）适用范围：导体切割磁感线产生感应电流的情况。 （3）如果线路不闭合，不会产生感应电流，但会产生感应电动势，四指指向高电势。 2． 楞次定律和右手定则的区别 (1)判断感应电流方向时，右手定则只适用于部分导体切割磁感线的情况，楞次定律适用于任何情况． 右手定则是楞次定律的特例。 (2)楞次定律研究对象是整个回路，而右手定则却是一段做切割磁感线运动的导体．但二者是统一的． (3)用到楞次定律必定要用安培定则（判断感应电流产生的磁场方向，或由磁场方向判断感应电流）． 3． 左手定律和右手定则的区别 (1)左手定则：判断电流或运动电荷在磁场中受力方向，先有电流再有受力。 (2)右手定则：判断电磁感应产生的感应电流方向，先有运动再有电流。 (3)电流的磁效应（右手） 安培力（左手） 感应电流（右手）。 例5. 如图所示，判断闭合电路的部分导体在磁场中运动时产生感应电流的方向。 【答案】 【详解】 (a)磁场方向竖直向下、导体棒垂直磁场向右切割磁感线，由右手定则可得感应电流方向垂直纸面向里。 (b)磁场方向竖直向上、导体棒竖直向上运动与磁场方向平行，没有切割磁感线故没有感应电流I=0。 (c)磁场方向垂直纸面向里、导体棒垂直磁场向右切割磁感线，由右手定则可得感应电流方向竖直向上。 (d)磁场方向水平向右、导体棒垂直磁场向上切割磁感线，由右手定则可得感应电流方向垂直纸面向里。 例6.（22-23高三下·上海静安·阶段练习）如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向上，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。现使金属棒ab以初速度v0从磁场左边界ef处进入磁场，则金属棒ab在运动过程中，圆环L有 （选填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环L内产生的感应电流方向为 方向（选填“顺时针”或“逆时针”）。    【答案】 扩张 顺时针 【详解】[1][2]由于金属棒ab向右运动，根据右手定则可知abcd回路中产生顺时针方向的感应电流，在圆环处产生垂直于纸面向里的磁场；根据左手定则可知金属棒受到向左的安培力作用而做减速运动。随着金属棒向右减速运动，圆环的磁通量将减小；依据楞次定律可知，圆环将产生顺时针方向的感应电流，圆环将有扩张的趋势以阻碍圆环磁通量的减小。 题型01 楞次定律内容的理解 例7. 对楞次定律的理解下面说法中不正确的是 （ ） A．应用楞次定律本身只能确定感应电流的磁场方向 B．应用楞次定律确定感应电流的磁场方向后，再由安培定则确定感应电流的方向 C．楞次定律中的“阻碍”是指阻碍原磁场的变化，因而感应电流的磁场方向也可能与原磁场方向相同 D．楞次定律中“阻碍”二字的含义是指感应电流的磁场与原磁场的方向相反 【答案】D 【解析】“阻碍”不一定是相反，如果原磁通量减小，则感应磁场的方向和原磁场方向相同。 题型02 探究感应电流方向实验 例8. 小明用如图所示的装置“探究影响感应电流方向的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。当磁体向下靠近螺线管上端时（ ） A.电流计指针向右偏转 B.螺线管内部的磁通量减小 C.螺线管内部的感应电流产生的磁场向下 D.磁铁受到向上的磁场力的作用 【答案】D 【解析】A．螺线管的导线环绕方向不知，无法判断电流计指针偏转方向，故A错误； B．磁体向下靠近螺线管上端时，螺线管内部的磁通量增加，故B错误； C．磁体向下靠近螺线管上端时，由“增反减同”，螺线管内部的感应电流产生的磁场向上，故C错误； D．根据“来拒去留”的结论判断，磁铁受到向上的磁场力的作用，故D正确。 题型03 “增缩减扩” 例9. 如图光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁N极朝下，从高处下落接近回路过程中，导体棒的运动情况是 （ ） A．保持静止 B．相互靠近 C．相互远离 D．先靠近后远离 【答案】B 【解析】通过矩形线框的磁通量增大，增缩减扩，相互靠近。 题型04 “来拒去留” 例10. 如图所示，一矩形导线框右边部分在一有界匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，现移动线框，此时线框右边受到向左的磁场力，则线框的运动情况可能是（ ） A．向上平移 B．向下平移 C．向右平移 D．向左平移 【答案】C 【解析】来拒去留。反过来推测线框向右运动。 题型05 线框穿过磁场问题 例11. 如图所示，闭合正方形导线框abcd通过一个方向与线框平面垂直的匀强磁场区域，已知磁场区域的宽大于线框的边长，则关于线框中感应电流方向，下列说法中正确的是 （ ） A．dc边进入磁场到ab边出磁场的整个过程中都是顺时针方向的 B．dc边进入磁场到ab边出磁场的整个过程中都是逆时针方向的 C．dc边进入磁场时逆时针方向，dc边出磁场时顺时针方向 D．dc边进入磁场时顺时针方向，dc边出磁场时逆时针方向 【答案】C 【解析】由左手定则判断，dc进入磁场感应电流逆时针，ab出磁场感应电流顺时针，线框在磁场中无感应电流。C正确。 题型06 判断圆环中感应电流方向 例12. 如图所示，同一绝缘水平面内，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a中通有顺时针方向的恒定电流I，b环中不通电。在将a环移沿半径向图中a/位置的过程中，关于b环中的感应电流的说法正确的是（ ） a a/ b A．b环中无感应电流 B．b环中有顺时针方向的感应电流 C．b环中有逆时针方向的感应电流 D．b环中先有逆时针方向、后有顺时针方向的感应电流 【答案】C 【解析】由运动的相对性，b相对于a向左上运动，考虑b内部的磁通量，a内部部分磁通量不变，a外部磁通量方向向外且减小，阻碍减小，b感应电流的磁场方向向外，逆时针。 ~A组~ 1． 关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（ ） A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流 B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流 C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流 D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流 【答案】D 【解析】产生感应电流的两个条件：磁通量变化，闭合回路。 2． 如图所示，各图都是闭合电路的一部分直导线在磁场中切割磁图感线运动的示意图，在图上标出感应电流方向。 【详解】用右手定则可以判断出甲、乙、丙、丁中产生感应电流方向如下： 3． 探究楞次定律的实验中，某同学记录了实验过程的三个情境图，其中有两个记录不全，请将其补充完整。 【答案】第二、三个图不完整。 【详解】由第一个图可知：当条形磁铁的N极插入线圈过程中，线圈等效磁体N极向上，电流从上至下流过电流计，指针向右偏转。 第二个图指针向左偏，说明感应电流向上流过电流计，上面是S极，故磁铁向下运动，如图； 第三个图指针向右偏，说明感应电流向下流过电流计，上面是N极，故磁铁向上运动，如图。 4．（23-24高二上·上海黄浦·阶段练习）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（　　） ①磁极I为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动 ②磁极I为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动 ③磁极I为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动 ④磁极I为N极，磁极III为N极，ab棒向右运动 A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③ 【答案】D 【详解】磁极III为S极，则cd棒所处的磁场方向向左，使cd棒受到向下磁场力，根据左手定则可知，cd棒的电流方向为d指向c，所以ab棒的电流方向为由b指向a，当磁极I为S极时，ab棒所处的磁场方向竖直向上，由右手定则可得ab棒向左运动，所以①正确，②错误； 磁极III为N极，则cd棒所处的磁场方向向右，使cd棒受到向下磁场力，根据左手定则可知，cd棒的电流方向为c指向d，所以ab棒的电流方向为由a指向b，当磁极I为N极时，ab棒所处的磁场方向竖直向下，由右手定则可得ab棒向左运动，所以③正确，④错误； 故选D。 5． 如图所示，一矩形导线框与长直通电导线在同一平面内，且长直导线正好位于线框的正中间，现将线框向右平移，此时线框中的感应电流及线框所受磁场力的方向分别是（ ） A．顺时针，向右 B．顺时针，向左 C．逆时针，向右 D．逆时针，向左 【答案】D 【解析】线框向右运动，原净磁感线向里，感应电流磁感线向外，感应电流方向为逆时针。 来拒去留，受力向左。 6． 如图，同一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a环中通有逆时针方向的恒定电流I，b环中不通电。现将a环沿直线移向图中a＇位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为（ ） A.i为顺时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动 B.i为顺时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动 C.i为逆时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动 D.i为逆时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动 【答案】A 【详解】a环中通有逆时针方向的恒定电流I，a环内的磁场方向垂直纸面向外，a环外的磁场方向垂直纸面向里，b环的总磁通量方向向外，当a环沿直线移向图中a＇位置时，b环内的磁通量向外增大，由楞次定律可知，b环中感应电流i的方向为顺时针，根据楞次定律推论，阻碍相对运动，所以b环圆心向靠近a＇位置运动，则A正确；BCD错误。 7． 甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内，甲环中通以顺时针方向电流I，如图所示，当甲环中电流逐渐增大时，乙环中每段导线所受磁场力的方向是 （ ） 甲 乙 A．指向圆心 B．背离圆心 C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外 【答案】A 【解析】乙环中磁通量增大，为了阻碍增大，环要缩小。 8． 如图所示，某老师上课做演示实验时，用绳吊起一个铝环，用手拿住磁铁使其N极去靠近铝环。下列说法正确的是（ ） A.铝环有扩大的趋势 B.铝环将会远离磁铁 C.从A向B看，铝环中有顺时针方向电流 D.铝环中的电能是凭空产生的 【答案】B 【详解】AB．磁铁靠近铝环，铝环中的磁通量变大，根据楞次定律可知，要想阻碍铝环中磁通量变化，铝环会有缩小趋势，且远离磁铁，A错误，B正确； C．磁铁靠近铝环，铝环中磁感线方向向右，磁通量增大，根据楞次定律及右手螺旋定则可知，要想阻碍磁通量变化，铝环中应产生逆时针方向电流（从A向B看），C错误； D．能量是守恒的，不可能凭空产生，D错误。 9． 如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向（从上往下看）是 （ ） A．有顺时针方向的感应电流 B．有逆时针方向的感应电流 C．先逆时针后顺时针方向的感应电流 D．无感应电流 【答案】A 【解析】磁铁内部的磁通量不变，外部向下变少，感应磁场向下，电流顺时针。 10.（多选）如图所示，通电直导线cd，右侧有一金属线框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，ab棒受磁场力向左，则cd棒中电流变化的情况是 （ ） A．cd棒中通有d→c方向逐渐减小的电流 B．cd棒中通有d→c方向逐渐增大的电流 C．cd棒中通有c→d方向逐渐增大的电流 D．cd棒中通有c→d方向逐渐减小的电流 【答案】BC 【解析】cd中电流向上，减弱时，ab所在线框中磁通量减小，ab向右移动，即受力向右，A错误； 同理，电流增大时ab向左，BC正确。 11. 如图所示，一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极上方较远位置1处开始下落，位置2位于S极附近，位置3与磁场中轴线齐平。从位置1到位置3的下落过程中，线圈磁通量在如何变化：_________；从上往下看，位置2到位置3线框内的感应电流方向为_____（填“顺时针”或“逆时针”）。 【答案】先变大后变小     顺时针 【详解】[1]从位置1到位置3过程中，开始时随着线圈下降，穿过线圈的磁场强度变大，磁通量变大；后线圈位置处的磁场方向逐渐与线圈平面平行，磁通量变小，所以可得线圈磁通量先变大后变小。 （无穷远处磁通量为0，在3位置磁通量也为0，所以先变大后变小） [2]位置2到位置3时线圈内穿过的磁通量向下并在减小，根据楞次定律可得感应电流方向为顺时针。 12. 如图所示，一正电粒子从直径上方掠过金属圆环表面，粒子与圆环不接触，该过程中（ ） A.线圈内磁通量一定不变 B.环中一定有感应电流 C.金属环有扩张趋势 D.粒子与金属环无相互作用 【答案】B 【详解】ABC．正电粒子从直径上方掠过金属圆环表面时，等效电流方向从左往右，环中净磁通量为垂直直面向里，且净磁通量先增后减，环中产生感应电流，金属环先有缩收后有扩张趋势，故AC错误，B正确， D．环中产生感应电流后周围会有磁场，且在环内磁场方向垂直于环所在的平面，正电荷从左往右运动时会受到洛伦兹力，所以粒子与金属环有相互作用，故D错误。 13.（23-24高二上·上海长宁·期末）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左边，两者彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时，线框中的感应电流方向 （选填“顺时针”或“逆时针”），线框整体受力方向 （选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）。    【答案】 顺时针 向右 【详解】金属线框abcd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abcd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abcd的磁通量增大，线框abcd产生感应电流方向为顺时针；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abcd将向磁通量减小方向运动，即向右移动，说明线框整体受力向右方向。 14. 一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置1和位置2时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 （ ） A．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 【答案】B 【解析】从水平到垂直，线圈内部磁场向右，磁通量增强，所以电流逆时针； 从垂直再偏转时，线圈内部磁场仍向右，但磁通量减弱，所以电流顺时针，B正确。 ~B组~ 15. 如图，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的电键S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察（ ） A.a、c线圈中无感应电流 B.a、c线圈中的感应电流都沿顺时针方向 C.a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向 D.a、c线圈中感应电流的方向相反 【答案】B 【解析】闭合S通过a的磁通量向上增强，所以a中产生感应电流为顺时针； 通过c的磁通量也是向上增强，所以c中感应电流也是顺时针。 16．“磁单极子”是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子，如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路旋转在防磁装置中，可认为不受周围其它磁场的作用。设想有一个S极磁单极子沿回路的轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（ ） A．回路中无感应电流 B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流 C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流 D．回路中形成先abcda流向而后adcba流向的感应电流 【答案】B 【解析】穿入时，线圈内磁场向左且增加，感应电流顺时针；穿出时，线圈内磁场向右且减少，感应电流还是顺时针，B正确。 17.（多选）如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是 （ ） A．感应电流的方向始终是由P→Q B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左 D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右 【答案】BD 【解析】由数学知识可知，金属杆和墙壁、地面构成的闭合回路面积先增大（45°时最大）后减小，所以感应磁场先向里后向外，感应电流方向先顺时针后逆时针，B正确； 安培力方向先向左后向右，D正确。 18. 如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（ ） A.导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流 B.导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向 C.导体环在b位置和c位置速度大小相等 D.导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置 【答案】B 【详解】A．导体环从a运动到b位置的过程中，磁通量不变，没有感应电流，A错误； B．导体环从b运动到c位置的过程中，垂直纸面向里的磁场对应的磁通量在减小，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，垂直纸面向外的磁场对应的磁通量在增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，所以电流总是顺时针方向。B正确； CD．导体环在b位置和c位置速度大小不相等，该过程重力不做功，但是发生电磁感应，动能转化为电能，速度减小。也因此，导体环不能摆到与a位置等高的位置。CD错误。 19. 如图所示，a、b、c为同一平面内的线圈，其中a、b为同心圆，现给a中通以顺时针方向的电流，在a中的电流逐渐增大的过程中，b、c中产生的感应电流方向为（　　） A.b、c中均为顺时针方向 B.b、c中均为逆时针方向 C.b为逆时针方向，c为顺时针方向 D.b为顺时针方向，c为逆时针方向 【答案】 C 【详解】首先，由题意可知线圈a的电流在逐渐增大，电流产生的磁场也在不断增大。其次根据右手螺旋定则判断出线圈a的电流在线圈b产生的磁场垂直纸面向里，再根据楞次定律可以判断出线圈b产生的感应电流为逆时针方向，对应产生的磁场垂直纸面向外。同理，根据右手螺旋定则判断出线圈a的电流在线圈c产生的磁场垂直纸面向外，再根据楞次定律可以判断出线圈c产生的感应电流为顺时针方向，对应产生的磁场垂直纸面向里。 20.（多选）如图所示，矩形线框abcd通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨MEFN上，整个装置放在与之垂直的匀强磁场中，当线框向右运动时（　　） A.R中无电流通过 B.R中有电流通过，方向为E→F C.R中有电流通过，方向为F→E D.线框边ab与cd中的电流方向相同 【答案】 BD 【详解】当线框向右运动时，线框及硬导线切割磁感线产生感应电流，由右手定则可判定感应电流的方向向上，即线框边与中的电流均是向上的，通过R的电流为从E到F，故BD正确，AC错误。 21.（2023·上海静安·一模）如图所示，闭合导线框abcd与闭合电路共面放置，且恰好有一半面积在闭合电路内，当移动滑动变阻器的滑片P时，导线框中产生了沿adcba方向的感应电流，则滑动变阻器的滑片移动方向是 ，导线框abcd所受磁场力的方向是 ． 【答案】 向左 向左 【详解】[1][2]导线框左侧磁通量方向垂直线框向里，导线框右侧磁通量方向垂直线框向外，且导线框左侧平均磁感应强度大于右侧平均磁感应强度，所以导线框的净磁通量垂直于线框向里，当线圈中感应电流的方向是adcba时，垂直线框向里的净磁通量变小，回路中电流增小，由楞次定律可得滑动变阻器的滑片向左滑动；由左手定则可知线框受力方向向左。 22.（23-24高二下·上海浦东新·阶段练习）椭圆形金属环放在匀强磁场中，金属环的长轴是短轴的2倍，即ab=2cd。当磁场的磁感应强度均匀减小时，环上a点和d点的张力之比为 。 【答案】2:1 【详解】根据“增缩减扩”，磁场均匀较小，金属环由扩张趋势，acb部分所受安培力的有效长度为ab，cad部分的有效长度为cd，金属环各部分电流相等，安培力表达式为 结合题意可知，环上a点和d点的张力之比 23. 通电直导线a与圆形金属环b共面放置，相互绝缘，如图所示放置，当a通了电流，b中产生顺时针方向的感应电流，且b受到的合力向下，由此可知，直导线a中电流（ ） b a A．向右减小 B．向右增大 C．向左减小 D．向左增大 【答案】A 【解析】从金属环下部挖去和上部等大的部分，剩下为净磁通量。感应电流的在金属环内的磁场垂直于纸面向里，即直线电流为向右减弱或向左加强。 又因为合力向下，直线电流的在环内磁通量减弱，所以电流为减弱，即向右减弱。 24. 如图所示，螺线管置于闭合金属圆环的轴线上，当中通过的电流减小时（　　） ①环有缩小的趋势 ②环有扩张的趋势 ③螺线管有缩短的趋势 ④螺线管有伸长的趋势 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 【答案】C 【详解】①②．当中通过的电流逐渐变小时，电流产生的磁场逐渐变弱，故穿过的磁通量变小，为阻碍磁通量变小，环有收缩的趋势，故①正确，②错误； ③④．螺线管电流变小，每匝线圈产生的磁场减弱，线圈间的引力变小（每匝线圈的电流方向相同，作用力为引力），螺线管有伸长的趋势，故③错误，④正确。 25.（23-24高二下·上海宝山·阶段练习）如图，采用俯视视角，三角形金属线圈水平放置在桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向上，MN与线圈AB边共线，MN与线圈在同一个平面上，在线圈以MN为轴转动180°的过程中，线圈中的电流方向为（　　） A．始终为A→B→C→A B．始终为C→B→A→C C．先由A→B→C→A，再由C→B→A→C D．先由C→B→A→C，再由A→B→C→A 【答案】D 【解析】在线圈以MN为轴翻转0~90°的过程中，穿过线圈向上的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由安培定则可知感应电流方向为C→B→A→C，线圈以MN为轴翻转90°~180°的过程中，穿过线圈向下的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直于桌面向上，由安培定则可知感应电流方向为A→B→C→A。 故选D。 （23-24高三上·上海松江·期末）如图，2017年6月20日，高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上，体重80公斤的试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以1.5米/秒的速度下降，并安全抵达地面，标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功。如图1所示，试验中技术人员身绑安全带，双手握住带有磁铁的逃生装置的两个把手下降。        我们可以将下降过程进行如下建模：一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径，质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示。已知重力加速度g，强磁铁在管内运动时，不与内壁接触，不计空气阻力。 26．结合楞次定律、牛顿运动定律分析说明强磁铁的运动情况。 27．该情景中的定量计算非常复杂，但我们可以利用学过的知识来对下述问题进行分析。实验中测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为； （1）设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小随时间t变化的关系图线是( ) （2）图2中，强磁铁达到最大速度后铜管的热功率为 ； （3）强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。当强磁铁的速度为时，它受到的电磁力为 ，加速度为 。 【答案】26．见解析 27．D 【解析】26．强磁铁从静止开始下落，穿过铜管的磁通量变化，铜管中会产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流对磁铁有向上的阻力，因为开始的速度比较小，感应电流较小，所以开始时阻力小于重力，根据牛顿第二定律 可知加速度向下，磁铁加速下落；加速度减小，速度增大，则磁通量变化率增大，感应电流增大，所以阻力增大，过段时间，阻力与重力平衡，加速度等于零，磁铁开始匀速下落。 27．（1）根据小题1的分析可知，磁铁先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动。故选D； （２）强磁铁达到最大速度时，阻力与重力平衡，则有 则铜管的热功率为 （3）由题意可得当强磁铁的速度为时，受到的磁力 由牛顿第二定律可得加速度为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 ·电磁感应定律 6．1 楞次定律（1） 课程标准 1.理解楞次定律的内容和本质、右手定则。 2.会运用楞次定律分析常见的电磁感应现象。 物理素养 物理观念：理解楞次定律是阻碍磁通量变化，符合能量守恒的观点。 科学思维：运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向。 科学探究：探究感应电流的方向。 科学态度与责任：探索自然要从表面到本质、需要严谨认真的科学态度。 一、探究影响感应电流方向的因素 1． 确定灵敏电流计电流流入方向与指针的偏转方向 试触法：按下图(a)连入电源、灵敏电流计、限流电阻（几十千欧），采用瞬间闭合开关的方法，判断灵敏电流计的偏转方向和电流方向的关系。 (a) (b) 2． 按上图(b)方式将感应线圈和灵敏电流计连成回路，将磁体插入或抽出线圈，观察电流计偏转方向。 操作 原磁场方向 磁通量变化 感应电流的磁场 总结 甲 N极插入 向下 增加 向上 阻碍增加 乙 N极抽出 向下 减小 向下 阻碍减小 丙 S极插入 向上 增加 向下 阻碍增加 丁 S极抽出 向上 减小 向上 阻碍减小 3． 结论： 感应电流的磁场和引起电磁感应的磁场方向可能相同，也可能相反，但总是阻碍磁通量的变化。 4． 铜管和塑料管中放入铝块和磁体的实验 (1)实验：如下图(a)在相同形状的铜管和塑料管中分别放入铝块和磁体。 (2)结果：放入铝块时同时落下，放入磁体时铜管中磁体下降明显缓慢。 (2)原因：在铜管中放入磁体，产生电磁感应，阻碍磁通量的变化，铜管上部相当于异名磁极，下部相当于同名磁极，对下降的磁体有向上的阻力，使磁体下降变慢，如下图(b)所示。 (a) (b) 例1. 用磁铁和线圈研究电磁感应现象实验中，已知通入灵敏电流表从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，则： 甲图中电表指针偏向______； 乙图中条形磁棒下方是______极。 丙图中条形磁铁向______运动； 丁图中线圈的绕制方法是______（在丁图中画出） 例2.（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度释放，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 二、楞次定律 1． 内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （1）当磁铁移近或插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反 （2）当线圈离开或拔出线圈时，线圈中感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同 2． 楞次定律的理解 （1）“阻碍”不是阻止。因为磁通量的变化是产生感应电流的必要条件，如果这种变化被阻止，也就不能产生感应电流了。感应电流的磁场仅仅阻碍了原磁通量的变化速率，回路中的磁通量还是要变化的。 （2）“阻碍”不是相反。楞次定律应该理解为：如果穿过闭合回路的磁通量是增加的，则感应电流的磁场与原磁场的方向相反；如果穿过闭合回路的磁通量是减少的，则感应电流的磁场与原磁场的方向相同。（增反减同） 3． 楞次定律判定感应电流方向的一般步骤： 基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，一般步骤如下： (1)确定原磁场的方向; (2)确定穿过闭合线圈的磁通量是增加还是减少: (3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向； (4)利用右手螺旋定则确定感应电流的方向。 4． 楞次定律的推广形式 楞次定律不仅要确定感应电流方向，还要求确定在电磁感应现象中产生的其他效果，如闭合导线的受力、运动趋向等，可对楞次定律的原因和效果的含义进行推广。 “原因”可由磁通量的变化推广为引起磁通量变化的相对运动、回路的形变、导线中电流的变化等，而“效果”则可由感应电流激发的磁场推广为因感应电流的出现而引起的机械运动、受力等。 楞次定律的一个极为有用的推广形式，常见有以下几种表现： （1）阻碍导体间的相对运动：“来拒去留”。 （2）就闭合电路的面积而言：“增缩减扩”。 （3）磁场方向：“增反减同”。 （4）环形线圈电磁感应后可当作：“等效磁体”。 （5）从能量转化的角度看：都要克服阻力做功，将机械能转化为电能。 例3. 如图所示，导线圈A水平放置，条形磁铁在其正上方，N极向下且向下移近导线圈的过程中，导线圈A中的感应电流方向是（俯视情况）___________；若将条形磁铁S极向下，且向上远离线圈A移动时，导线框内感应电流方向是（俯视情况）____________。 例4. 如图所示，从左向右4个电流表的电流方向判断正确的是（　　） A．第一个从右向左 B．第二个从下向上 C．第三个从下向上 D．第四个从上向下 三、右手定则 1． 直导体切割磁感线的感应电流方向——右手定则 闭合电路中部分直导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流方向可由右手定则判断。 （1）内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心穿入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流方向。 （2）适用范围：导体切割磁感线产生感应电流的情况。 （3）如果线路不闭合，不会产生感应电流，但会产生感应电动势，四指指向高电势。 2． 楞次定律和右手定则的区别 (1)判断感应电流方向时，右手定则只适用于部分导体切割磁感线的情况，楞次定律适用于任何情况． 右手定则是楞次定律的特例。 (2)楞次定律研究对象是整个回路，而右手定则却是一段做切割磁感线运动的导体．但二者是统一的． (3)用到楞次定律必定要用安培定则（判断感应电流产生的磁场方向，或由磁场方向判断感应电流）． 3． 左手定律和右手定则的区别 (1)左手定则：判断电流或运动电荷在磁场中受力方向，先有电流再有受力。 (2)右手定则：判断电磁感应产生的感应电流方向，先有运动再有电流。 (3)电流的磁效应（右手） 安培力（左手） 感应电流（右手）。 例5. 如图所示，判断闭合电路的部分导体在磁场中运动时产生感应电流的方向。 例6.（22-23高三下·上海静安·阶段练习）如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向上，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。现使金属棒ab以初速度v0从磁场左边界ef处进入磁场，则金属棒ab在运动过程中，圆环L有 （选填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环L内产生的感应电流方向为 方向（选填“顺时针”或“逆时针”）。    题型01 楞次定律内容的理解 例7. 对楞次定律的理解下面说法中不正确的是 （ ） A．应用楞次定律本身只能确定感应电流的磁场方向 B．应用楞次定律确定感应电流的磁场方向后，再由安培定则确定感应电流的方向 C．楞次定律中的“阻碍”是指阻碍原磁场的变化，因而感应电流的磁场方向也可能与原磁场方向相同 D．楞次定律中“阻碍”二字的含义是指感应电流的磁场与原磁场的方向相反 题型02 探究感应电流方向实验 例8. 小明用如图所示的装置“探究影响感应电流方向的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。当磁体向下靠近螺线管上端时（ ） A.电流计指针向右偏转 B.螺线管内部的磁通量减小 C.螺线管内部的感应电流产生的磁场向下 D.磁铁受到向上的磁场力的作用 题型03 “增缩减扩” 例9. 如图光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁N极朝下，从高处下落接近回路过程中，导体棒的运动情况是 （ ） A．保持静止 B．相互靠近 C．相互远离 D．先靠近后远离 题型04 “来拒去留” 例10. 如图所示，一矩形导线框右边部分在一有界匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，现移动线框，此时线框右边受到向左的磁场力，则线框的运动情况可能是（ ） A．向上平移 B．向下平移 C．向右平移 D．向左平移 题型05 线框穿过磁场问题 例11. 如图所示，闭合正方形导线框abcd通过一个方向与线框平面垂直的匀强磁场区域，已知磁场区域的宽大于线框的边长，则关于线框中感应电流方向，下列说法中正确的是 （ ） A．dc边进入磁场到ab边出磁场的整个过程中都是顺时针方向的 B．dc边进入磁场到ab边出磁场的整个过程中都是逆时针方向的 C．dc边进入磁场时逆时针方向，dc边出磁场时顺时针方向 D．dc边进入磁场时顺时针方向，dc边出磁场时逆时针方向 题型06 判断圆环中感应电流方向 例12. 如图所示，同一绝缘水平面内，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a中通有顺时针方向的恒定电流I，b环中不通电。在将a环移沿半径向图中a/位置的过程中，关于b环中的感应电流的说法正确的是（ ） a a/ b A．b环中无感应电流 B．b环中有顺时针方向的感应电流 C．b环中有逆时针方向的感应电流 D．b环中先有逆时针方向、后有顺时针方向的感应电流 ~A组~ 1． 关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（ ） A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流 B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流 C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流 D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流 2． 如图所示，各图都是闭合电路的一部分直导线在磁场中切割磁图感线运动的示意图，在图上标出感应电流方向。 3． 探究楞次定律的实验中，某同学记录了实验过程的三个情境图，其中有两个记录不全，请将其补充完整。 4．（23-24高二上·上海黄浦·阶段练习）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（　　） ①磁极I为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动 ②磁极I为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动 ③磁极I为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动 ④磁极I为N极，磁极III为N极，ab棒向右运动 A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③ 5． 如图所示，一矩形导线框与长直通电导线在同一平面内，且长直导线正好位于线框的正中间，现将线框向右平移，此时线框中的感应电流及线框所受磁场力的方向分别是（ ） A．顺时针，向右 B．顺时针，向左 C．逆时针，向右 D．逆时针，向左 6． 如图，同一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一点。a环中通有逆时针方向的恒定电流I，b环中不通电。现将a环沿直线移向图中a＇位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为（ ） A.i为顺时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动 B.i为顺时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动 C.i为逆时针方向，b环圆心向靠近a＇位置运动 D.i为逆时针方向，b环圆心向远离a＇位置运动 7． 甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内，甲环中通以顺时针方向电流I，如图所示，当甲环中电流逐渐增大时，乙环中每段导线所受磁场力的方向是 （ ） 甲 乙 A．指向圆心 B．背离圆心 C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外 【答案】A 【解析】乙环中磁通量增大，为了阻碍增大，环要缩小。 8． 如图所示，某老师上课做演示实验时，用绳吊起一个铝环，用手拿住磁铁使其N极去靠近铝环。下列说法正确的是（ ） A.铝环有扩大的趋势 B.铝环将会远离磁铁 C.从A向B看，铝环中有顺时针方向电流 D.铝环中的电能是凭空产生的 9． 如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向（从上往下看）是 （ ） A．有顺时针方向的感应电流 B．有逆时针方向的感应电流 C．先逆时针后顺时针方向的感应电流 D．无感应电流 10.（多选）如图所示，通电直导线cd，右侧有一金属线框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，ab棒受磁场力向左，则cd棒中电流变化的情况是 （ ） A．cd棒中通有d→c方向逐渐减小的电流 B．cd棒中通有d→c方向逐渐增大的电流 C．cd棒中通有c→d方向逐渐增大的电流 D．cd棒中通有c→d方向逐渐减小的电流 11. 如图所示，一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极上方较远位置1处开始下落，位置2位于S极附近，位置3与磁场中轴线齐平。从位置1到位置3的下落过程中，线圈磁通量在如何变化：_________；从上往下看，位置2到位置3线框内的感应电流方向为_____（填“顺时针”或“逆时针”）。 12. 如图所示，一正电粒子从直径上方掠过金属圆环表面，粒子与圆环不接触，该过程中（ ） A.线圈内磁通量一定不变 B.环中一定有感应电流 C.金属环有扩张趋势 D.粒子与金属环无相互作用 13.（23-24高二上·上海长宁·期末）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左边，两者彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时，线框中的感应电流方向 （选填“顺时针”或“逆时针”），线框整体受力方向 （选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）。    14. 一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置1和位置2时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 （ ） A．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 ~B组~ 15. 如图，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的电键S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察（ ） A.a、c线圈中无感应电流 B.a、c线圈中的感应电流都沿顺时针方向 C.a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向 D.a、c线圈中感应电流的方向相反 16．“磁单极子”是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子，如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路旋转在防磁装置中，可认为不受周围其它磁场的作用。设想有一个S极磁单极子沿回路的轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（ ） A．回路中无感应电流 B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流 C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流 D．回路中形成先abcda流向而后adcba流向的感应电流 17.（多选）如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是 （ ） A．感应电流的方向始终是由P→Q B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左 D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右 18. 如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（ ） A.导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流 B.导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向 C.导体环在b位置和c位置速度大小相等 D.导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置 19. 如图所示，a、b、c为同一平面内的线圈，其中a、b为同心圆，现给a中通以顺时针方向的电流，在a中的电流逐渐增大的过程中，b、c中产生的感应电流方向为（　　） A.b、c中均为顺时针方向 B.b、c中均为逆时针方向 C.b为逆时针方向，c为顺时针方向 D.b为顺时针方向，c为逆时针方向 20.（多选）如图所示，矩形线框abcd通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨MEFN上，整个装置放在与之垂直的匀强磁场中，当线框向右运动时（　　） A.R中无电流通过 B.R中有电流通过，方向为E→F C.R中有电流通过，方向为F→E D.线框边ab与cd中的电流方向相同 21.（2023·上海静安·一模）如图所示，闭合导线框abcd与闭合电路共面放置，且恰好有一半面积在闭合电路内，当移动滑动变阻器的滑片P时，导线框中产生了沿adcba方向的感应电流，则滑动变阻器的滑片移动方向是 ，导线框abcd所受磁场力的方向是 ． 22.（23-24高二下·上海浦东新·阶段练习）椭圆形金属环放在匀强磁场中，金属环的长轴是短轴的2倍，即ab=2cd。当磁场的磁感应强度均匀减小时，环上a点和d点的张力之比为 。 23. 通电直导线a与圆形金属环b共面放置，相互绝缘，如图所示放置，当a通了电流，b中产生顺时针方向的感应电流，且b受到的合力向下，由此可知，直导线a中电流（ ） b a A．向右减小 B．向右增大 C．向左减小 D．向左增大 24. 如图所示，螺线管置于闭合金属圆环的轴线上，当中通过的电流减小时（　　） ①环有缩小的趋势 ②环有扩张的趋势 ③螺线管有缩短的趋势 ④螺线管有伸长的趋势 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 25.（23-24高二下·上海宝山·阶段练习）如图，采用俯视视角，三角形金属线圈水平放置在桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向上，MN与线圈AB边共线，MN与线圈在同一个平面上，在线圈以MN为轴转动180°的过程中，线圈中的电流方向为（　　） A．始终为A→B→C→A B．始终为C→B→A→C C．先由A→B→C→A，再由C→B→A→C D．先由C→B→A→C，再由A→B→C→A （23-24高三上·上海松江·期末）如图，2017年6月20日，高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上，体重80公斤的试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以1.5米/秒的速度下降，并安全抵达地面，标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功。如图1所示，试验中技术人员身绑安全带，双手握住带有磁铁的逃生装置的两个把手下降。        我们可以将下降过程进行如下建模：一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径，质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示。已知重力加速度g，强磁铁在管内运动时，不与内壁接触，不计空气阻力。 26．结合楞次定律、牛顿运动定律分析说明强磁铁的运动情况。 27．该情景中的定量计算非常复杂，但我们可以利用学过的知识来对下述问题进行分析。实验中测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为； （1）设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小随时间t变化的关系图线是( ) （2）图2中，强磁铁达到最大速度后铜管的热功率为 ； （3）强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。当强磁铁的速度为时，它受到的电磁力为 ，加速度为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$