第2章 专题强化6 楞次定律的应用-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第二册教师用书（鲁科版2019）

专题强化6　楞次定律的应用 ［学习目标］　1.进一步理解楞次定律，能熟练应用楞次定律的推论解决实际问题(重点)。2.熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析解决有关综合问题(难点)。 一、楞次定律的重要推论 (1)用绝缘细绳吊起一个铝环，用磁铁的N极去靠近铝环，如图甲所示。可以观察到什么现象？如图乙所示，如果用S极去靠近铝环可以观察到什么现象？请解释此现象。 (2)若把磁铁从靠近铝环处向左移开，如图丙所示可以观察到什么现象？请解释此现象。 答案　(1)如图(a)所示，当磁铁N极靠近铝环时，穿过铝环的磁通量增加，根据楞次定律可知，铝环中产生的感应电流的方向为逆时针(从左往右看)，将环形感应电流等效成小磁针(左N极右S极)，铝环与磁铁相互排斥，铝环向右摆动； 同理分析，如图(b)所示，当S极靠近铝环时，铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从左往右看)。环形感应电流等效成的小磁针(左S极右N极)，铝环与磁铁相互排斥，铝环向右摆动。即无论是N极还是S极，只要磁铁靠近铝环，二者就相互排斥，铝环向右摆动。 (2)如图(c)所示，当磁铁N极远离铝环时，穿过铝环的磁通量减小，铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从左往右看)，将环形感应电流等效成小磁针(左S极右N极)，铝环与磁铁相互吸引，铝环向左摆动。 楞次定律中“阻碍”的含义可以拓展为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。主要有以下几种表现形式： 内容 例证 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 阻碍相对运动——“来拒去留” 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”或“增扩减缩” B减小时，线圈中的Φ减小，为了阻碍Φ减小，线圈有扩张趋势，各边受到的安培力向外 b环中电流减小时a环中Φ减小，为了阻碍Φ的减小，a环面积有缩小的趋势 使金属环有远离或靠近的趋势——“增离减靠” 穿过金属环P的磁通量增加时，P向右运动；穿过P的磁通量减小时，P向左运动 例1　如图所示，一金属圆环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线无初速度释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环(　　) A.始终相互吸引 B.始终相互排斥 C.先相互吸引，后相互排斥 D.先相互排斥，后相互吸引 答案　D 解析　由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流产生的磁场阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流产生的磁场阻碍其远离，是吸引力，因此两者先相互排斥，后相互吸引，故D正确，A、B、C错误。 例2　如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源和开关K，则下列说法正确的是(　　) A.闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈c中有感应电流，线圈a中没有感应电流 B.闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈a中有感应电流，线圈c中没有感应电流 C.在闭合K的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时感应电流，有扩张趋势 D.在闭合K的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时感应电流，有收缩趋势 答案　C 解析　在闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，穿过线圈a、c中的磁通量均发生变化，均有感应电流产生，故A、B错误；在闭合K的一瞬间，线圈b中有顺时针方向的瞬时电流，线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据楞次定律的推论、安培定则，可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时感应电流，a有扩张的趋势，c有收缩的趋势，故C正确，D错误。 例3　(多选)(2023·莆田市华侨中学高二阶段练习)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，二者直径相同、轴线重合，螺线管与电源、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向上滑动，下列说法正确的是(　　) 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对水平桌面的压力大于自身重力 答案　AC 解析　滑片向上滑动，回路电阻变大，电流减小，螺线管产生的磁场变弱，线圈a面积不变，线圈a中的磁通量变小，根据楞次定律的推论“增缩减扩”可以判断，线圈a有扩张的趋势，穿过a线圈的磁场方向竖直向下，根据楞次定律可知，a线圈的感应电流产生的磁场方向竖直向下，根据安培定则判断，线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，根据楞次定律的推论“增离减靠”可判断，线圈a有靠近b的趋势，对桌面压力变小，小于自身重力，故选A、C。 二、“三定则一定律”的综合应用 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 因果关系 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电(v、B→I感) 因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感) 例4　(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在安培力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动 答案　BC 解析　当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，根据楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，根据左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，选项A错误，C正确。同理可判断，选项B正确，D错误。 三、楞次定律与能量综合 例5　(2023·重庆市北碚区高二期末)如图所示，固定的闭合导体圆环水平放置，在它的正上方距水平地面h处有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，最后落在水平地面上。若不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是(　　) A.磁铁在整个下落过程中，机械能守恒 B.在磁铁整个下落过程中，圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向(俯视圆环) C.在磁铁整个下落过程中，圆环受到磁铁对它的作用力总是竖直向下的 D.磁铁落地时的速率等于 答案　C 解析　磁铁在整个下落过程中，由于导体圆环产生感应电流阻碍磁铁的下落，磁铁受到向上的磁场力，故磁铁的机械能减小，设磁铁落地时的速率为v，则有mv2<mgh，解得v<，故A、D错误；磁铁在导体圆环上方下落过程中，磁铁原磁场方向向下，通过导体圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流方向为逆时针方向(俯视圆环)；磁铁在导体圆环下方下落过程，磁铁原磁场方向向下，通过导体圆环的磁通量减少，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流方向为顺时针方向(俯视圆环)，故B错误；在磁铁整个下落过程中，导体圆环产生感应电流阻碍磁铁的下落，磁铁总是受到竖直向上的磁场力，则圆环受到磁铁对它的作用力总是竖直向下的，故C正确。 　　　　专题强化练　［分值：60分］ 1~6题每题4分，共24分 1.(多选)(2023·厦门市第二中学月考)如图所示，用绝缘细绳吊起一个铝环，用条形磁铁的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中(　　) A.磁铁从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动 B.磁铁在右侧远离铝环时，铝环向左摆动 C.磁铁从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极 D.磁铁在右侧远离铝环时，B端为S极 答案　AC 解析　磁铁从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁铁的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，A、C正确；当磁铁在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为N极，B、D错误。 2.(2023·三明市高二期中)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　) A.拨至M端或N端，圆环都向左运动 B.拨至M端或N端，圆环都向右运动 C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 答案　B 解析　无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律(增反减同)，右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动，故选B。 3.(2023·上海市浦东新区高二期末)虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，当闭合线圈abcd由静止开始平移时，磁场对ab边的安培力FA方向如图所示。则线圈内磁通量变化及ad边受到的安培力方向分别为(　　) A.变大，向左 B.变大，向右 C.变小，向左 D.变小，向右 答案　C 解析　当闭合线圈abcd由静止开始平移时，磁场对ab边的安培力FA方向如题图所示，可知线圈面积有增大的趋势，阻碍磁通量减小，根据楞次定律的推论，线圈内磁通量变小，则ad边受到的安培力向左，使面积有增大趋势，故选C。 4.(2024·无锡市高二月考)如图是某同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯井壁上铺设线圈，可在电梯突然坠落时减小伤害，当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时(　　) A.闭合线圈A、B中的电流方向相反 B.该安全装置可使电梯停在空中 C.只有闭合线圈A在阻碍电梯下落 D.闭合线圈A、B对电梯的作用力方向相反 答案　A 解析　由楞次定律可知图示位置时线圈A中的电流方向为逆时针(俯视)，B中的电流方向为顺时针(俯视)，故A正确；若电梯突然坠落，闭合线圈A、B内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故B错误；线圈A、B都会阻碍电梯坠落，对电梯的作用力方向相同，故C、D错误。 5.(2023·北京市八一中学高二期末)为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑由于空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是(　　) A.若用磁铁的S极接近A环，A环将绕支点沿逆时针(俯视)方向转动 B.若磁铁N极靠近A环，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流 C.磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势 D.若磁铁N极靠近B环，B环将绕支点逆时针(俯视)方向转动 答案　B 解析　当条形磁铁N极向A环靠近时，根据楞次定律的推论“增离减靠”可知出现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动；同理，条形磁铁S极接近A环时，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动，故A错误； 若磁铁N极靠近A环，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流，故B正确； 磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，A环将有收缩的趋势，故C错误； B环断开，无法形成闭合回路，当磁铁N极靠近B环时，B环不动，故D错误。 6.(2024·鞍山市第一中学高二期中)如图所示，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，一圆环形金属线框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 答案　D 解析　金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向为逆时针方向；PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，由楞次定律可知，圆环形金属线框T中会产生垂直纸面向里的磁场，则T中感应电流方向为顺时针方向，D正确。 7、8题每题5分，9~11题每题6分，共28分 7.(多选)如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后(不考虑金属环之间的作用，重力加速度大小为g)，将会出现的情况是(　　) A.两金属环将相互靠拢 B.两金属环将相互远离 C.磁铁的加速度会大于g D.磁铁的加速度会小于g 答案　AC 解析　当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则知两圆环相互靠拢，故A正确，B错误；条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁铁受到向下的磁场力，所以磁铁的加速度会大于g，故C正确，D错误。 8.(2023·海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针(俯视)方向电流，当汽车经过线圈时(　　) A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 答案　C 解析　根据安培定则可知，线圈1、2中的电流产生的磁场方向都是竖直向下的，A错误；汽车进入磁场时，穿过矩形线圈abcd的磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为adcb，离开时穿过矩形线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为abcd，B错误，C正确；安培力的方向总是与汽车相对于磁场的运动方向相反，D错误。 9.(多选)(2023·宁德市高二期中)如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。从上方俯视，当把条形磁铁水平向右平移时，圆环保持静止。下列说法正确的是(　　) A.环中产生逆时针的感应电流 B.环对桌面的压力小于重力 C.环受到向右的摩擦力 D.环有收缩的趋势 答案　AB 解析　当条形磁铁水平向右平移时，闭合金属环内向上的磁通量减小，由楞次定律可知，金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流，A正确；将金属圆环等效成条形磁铁，则上面为N极，故与条形磁铁相吸，则环对桌面的压力小于重力，B正确；条形磁铁水平向右平移时，由“来拒去留”知圆环水平方向有向右运动的趋势，则环受到向左的摩擦力，C错误；闭合金属环内的磁通量减小，因此圆环面积有扩大的趋势，D错误。 10.(2023·武安市第三中学高二月考)如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示(以向下为正方向)，0~2t0时间内ab始终保持静止。则下列说法正确的是(　　) A.0~2t0时间内ab中的感应电流方向总是由b到a B.0~t0时间内ab棒所受的安培力向左 C.t0~2t0时间内ab棒所受的静摩擦力向右 D.t0~2t0时间内穿过回路的磁通量逐渐减小 答案　C 解析　根据题意，由题图乙可知，0~t0时间内，磁场方向向下，穿过回路的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知，感应电流产生磁场的方向向下，由安培定则可知，回路中电流方向为顺时针，即ab中的感应电流方向是由a到b，t0~2t0时间内，磁场方向向上，穿过回路的磁通量逐渐增大，回路中电流方向也为顺时针，即ab中的感应电流方向总是由a到b，故A、D错误；0~t0时间内，由左手定则可知，ab棒所受的安培力向右，故B错误；t0~2t0时间内，由左手定则可知，ab棒所受的安培力向左，由平衡条件可知，ab棒所受的静摩擦力向右，故C正确。 11.(多选)(2023·武汉市外国语学校高二期末)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。以下说法正确的是(　　) A.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势 B.1~2 s内圆环面积有扩张的趋势 C.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反 D.从上往下看，0~2 s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向 答案　BD 解析　0~1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增大，圆环中磁通量增大，根据楞次定律的推论“增缩减扩”，圆环面积有缩小趋势，故A错误，同理判断1~2 s内圆环面积有扩张的趋势，故B正确；1~2 s内正方向电流减小，2~3 s内反向电流增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误；0~1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增大，圆环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向；1~2 s内螺线管中电流减小，产生的磁场减弱，圆环中磁通量减小，根据楞次定律可知，从上往下看，1~2 s内圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确。 (8分) 12.(多选)(2023·漳州市立人学校高二月考)如图所示的装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大，导体棒匀速切割磁感线时，感应电流恒定)(　　) A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 答案　BD 解析　ab杆匀速运动时，ab杆中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误；由楞次定律和安培定则可知，ab杆向右加速运动时，L2中的磁通量向下且增大，可知通过cd杆的电流方向由c→d，由左手定则知cd杆向右移动；同理ab杆向左减速时cd杆也向右移动，而ab杆向左加速时cd杆向左移动，B、D正确，C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIERZHANG 第2章 专题强化6　楞次定律的应用 1 1.进一步理解楞次定律，能熟练应用楞次定律的推论解决实际问题(重点)。 2.熟练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析解决有关综合问题(难点)。 学习目标 2 一、楞次定律的重要推论 二、“三定则一定律”的综合应用 专题强化练 三、楞次定律与能量综合 内容索引 3 一 楞次定律的重要推论 4 (1)用绝缘细绳吊起一个铝环，用磁铁的N极去靠近铝环，如图甲所示。可以观察到什么现象？如图乙所示，如果用S极去靠近铝环可以观察到什么现象？请解释此现象。 答案　如图(a)所示，当磁铁N极靠近铝环时，穿过铝环的磁通量增加，根据楞次定律可知，铝环中产生的感应电流的方向为逆时针(从左往右看)，将环形感应电流等效成小磁针(左N极右S极)，铝环与磁铁相互排斥，铝环向右摆动； 同理分析，如图(b)所示，当S极靠近铝环时，铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从左往右看)。环形感应电流等效成的小磁针(左S极右N极)，铝环与磁铁相互排斥，铝环向右摆动。即无论是N极还是S极，只要磁铁靠近铝环，二者就相互排斥，铝环向右摆动。 (2)若把磁铁从靠近铝环处向左移开，如图丙所示可以观察到什么现象？请解释此现象。 答案　如图(c)所示，当磁铁N极远离铝环时，穿过铝环的磁通量减小，铝环中产生的感应电流的方向为顺时针(从左往右看)，将环形感应电流等效成小磁针(左S极右N极)，铝环与磁铁相互吸引，铝环向左摆动。 楞次定律中“阻碍”的含义可以拓展为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。主要有以下几种表现形式： 提炼·总结 内容 例证 阻碍原磁通量变化——“增反减同”   阻碍相对运动——“来拒去留” 内容 例证 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”或“增扩减缩”   B减小时，的Φ减小，为了阻碍Φ减小，线圈有扩张趋势，各边受到的线圈中安培力向外   b环中电流减小时a环中Φ减小，为了阻碍Φ的减小，a环面积有缩小的趋势 内容 例证 使金属环有远离或靠近的趋势——“增离减靠”   穿过金属环P的磁通量增加时，P向右运动；穿过P的磁通量减小时，P向左运动 　如图所示，一金属圆环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线无初速度释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环 A.始终相互吸引 B.始终相互排斥 C.先相互吸引，后相互排斥 D.先相互排斥，后相互吸引 例1 √ 由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流产生的磁场阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流产生的磁场阻碍其远离，是吸引力，因此两者先相互排斥，后相互吸引，故D正确，A、B、C错误。 　如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源和开关K，则下列说法正确的是 A.闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈 　c中有感应电流，线圈a中没有感应电流 B.闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈 　a中有感应电流，线圈c中没有感应电流 C.在闭合K的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时感应电流，有扩张趋势 D.在闭合K的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时感应电流，有收缩趋势 例2 √ 在闭合K电路稳定后，在断开K的一瞬间，穿过线圈a、c中的磁通量均发生变化，均有感应电流产生，故A、B错误； 在闭合K的一瞬间，线圈b中有顺时针方向的瞬时电流，线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据 楞次定律的推论、安培定则，可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时感应电流，a有扩张的趋势，c有收缩的趋势，故C正确，D错误。 　(多选)(2023·莆田市华侨中学高二阶段练习)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，二者直径相同、轴线重合，螺线管与电源、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向上滑动，下列说法正确的是 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对水平桌面的压力大于自身重力 例3 √ √ 滑片向上滑动，回路电阻变大，电流减小，螺线管产生的磁场变弱，线圈a面积不变，线圈a中的磁通量变小，根据楞次定律的推论“增缩减扩”可以判断，线圈a有扩张的趋势，穿过a线圈的磁场方向竖直向下，根据楞次定律可知，a线圈的 感应电流产生的磁场方向竖直向下，根据安培定则判断，线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，根据楞次定律的推论“增离减靠”可判断，线圈a有靠近b的趋势，对桌面压力变小，小于自身重力，故选A、C。 返回 二 “三定则一定律”的综合应用 18 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用场合 判断电流周围的_______ 方向 判断通电导线在磁场中所受的______ 方向 判断导体切割磁感线时产生的_____ _____方向 判断回路中磁通量变化时产生的___ _______方向 因果关系 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电 (v、B→I感) 因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感) 磁感线 安培力 感应 电流 感 应电流 　(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在安培力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大) A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动 例4 √ √ 当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，根据楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，根据左手定则可判 定MN受到向左的安培力，将向左运动；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，选项A错误，C正确。 同理可判断，选项B正确，D错误。 返回 楞次定律与能量综合 三 22 　(2023·重庆市北碚区高二期末)如图所示，固定的闭合导体圆环水平放置，在它的正上方距水平地面h处有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，最后落在水平地面上。若不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是 A.磁铁在整个下落过程中，机械能守恒 B.在磁铁整个下落过程中，圆环中的感应电流方向 　始终为顺时针方向(俯视圆环) C.在磁铁整个下落过程中，圆环受到磁铁对它的作 　用力总是竖直向下的 D.磁铁落地时的速率等于 例5 √ 磁铁在整个下落过程中，由于导体圆环产生感应电流阻碍磁铁的下落，磁铁受到向上的磁场力，故磁铁的机械能减小，设磁铁落地时的速率为v，则有mv2<mgh，解得v<，故A、D错误； 磁铁在导体圆环上方下落过程中，磁铁原磁场方 向向下，通过导体圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流方向为逆时针方向(俯视圆环)；磁铁在导体圆环下方下落过程，磁铁原磁场方向向下，通过导体圆环的磁通量减少，根据楞次定律可知，圆环中的感应电流方向为顺时针方向(俯视圆环)，故B错误； 在磁铁整个下落过程中，导体圆环产生感应电流阻碍磁铁的下落，磁铁总是受到竖直向上的磁场力，则圆环受到磁铁对它的作用力总是竖直向下的，故C正确。 返回 专题强化练 四 26 1.(多选)(2023·厦门市第二中学月考)如图所示，用绝缘细绳吊起一个铝环，用条形磁铁的N极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中 A.磁铁从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动 B.磁铁在右侧远离铝环时，铝环向左摆动 C.磁铁从左侧靠近铝环时，铝环A端为N极 D.磁铁在右侧远离铝环时，B端为S极 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 基础强化练 11 12 √ √ 磁铁从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁铁的靠近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，A、C正确； 当磁铁在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为N极，B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.(2023·三明市高二期中)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到 A.拨至M端或N端，圆环都向左运动 B.拨至M端或N端，圆环都向右运动 C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间， 左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线 上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通 量突然增大，根据楞次定律(增反减同)，右边 圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动，故选B。 3.(2023·上海市浦东新区高二期末)虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，当闭合线圈abcd由静止开始平移时，磁场对ab边的安培力FA方向如图所示。则线圈内磁通量变化及ad边受到的安培力方向分别为 A.变大，向左 B.变大，向右 C.变小，向左 D.变小，向右 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 当闭合线圈abcd由静止开始平移时，磁场对ab边的安培力FA方向如题图所示，可知线圈面积有增大的趋势，阻碍磁通量减小，根据楞次定律的推论，线圈内磁通量变小，则ad边受到的安培力向左，使面积有增大趋势，故选C。 4.(2024·无锡市高二月考)如图是某同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯井壁上铺设线圈，可在电梯突然坠落时减小伤害，当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时 A.闭合线圈A、B中的电流方向相反 B.该安全装置可使电梯停在空中 C.只有闭合线圈A在阻碍电梯下落 D.闭合线圈A、B对电梯的作用力方向相反 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由楞次定律可知图示位置时线圈A中的电流方向 为逆时针(俯视)，B中的电流方向为顺时针(俯视)， 故A正确； 若电梯突然坠落，闭合线圈A、B内的磁通量发生 变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故B错误； 线圈A、B都会阻碍电梯坠落，对电梯的作用力方向相同，故C、D错误。 5.(2023·北京市八一中学高二期末)为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑由于空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是 A.若用磁铁的S极接近A环，A环将绕支点沿逆时 　针(俯视)方向转动 B.若磁铁N极靠近A环，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流 C.磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势 D.若磁铁N极靠近B环，B环将绕支点逆时针(俯视)方向转动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 当条形磁铁N极向A环靠近时，根据楞次定 律的推论“增离减靠”可知出现A环绕支点 沿顺时针(俯视)方向转动；同理，条形磁铁 S极接近A环时，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动，故A错误； 若磁铁N极靠近A环，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流，故B正确； 磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，A环将有收缩的趋势，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B环断开，无法形成闭合回路，当磁铁N极 靠近B环时，B环不动，故D错误。 6.(2024·鞍山市第一中学高二期中)如图所示，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，一圆环形金属线框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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P，则PQRS中感应电流方向为逆时针方向；PQRS中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，由楞次定律可 知，圆环形金属线框T中会产生垂直纸面向里的磁场，则T中感应电流方向为顺时针方向，D正确。 7.(多选)如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后(不考虑金属环之间的作用，重力加速度大小为g)，将会出现的情况是 A.两金属环将相互靠拢 B.两金属环将相互远离 C.磁铁的加速度会大于g D.磁铁的加速度会小于g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则知两圆环相互靠拢，故A正确，B错误； 条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁铁受到向下的磁场力，所以磁铁的加速度会大于g，故C正确，D错误。 8.(2023·海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针(俯视)方向电流，当汽车经过线圈时 A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据安培定则可知，线圈1、2中的电流产生的磁场方向都是竖直向下的，A错误； 汽车进入磁场时，穿过矩形线圈abcd的磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为 adcb，离开时穿过矩形线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为abcd，B错误，C正确； 安培力的方向总是与汽车相对于磁场的运动方向相反，D错误。 9.(多选)(2023·宁德市高二期中)如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。从上方俯视，当把条形磁铁水平向右平移时，圆环保持静止。下列说法正确的是 A.环中产生逆时针的感应电流 B.环对桌面的压力小于重力 C.环受到向右的摩擦力 D.环有收缩的趋势 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 当条形磁铁水平向右平移时，闭合金属环内向上的磁通量减小，由楞次定律可知，金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流，A正确； 将金属圆环等效成条形磁铁，则上面为N极，故与条 形磁铁相吸，则环对桌面的压力小于重力，B正确； 条形磁铁水平向右平移时，由“来拒去留”知圆环水平方向有向右运动的趋势，则环受到向左的摩擦力，C错误； 闭合金属环内的磁通量减小，因此圆环面积有扩大的趋势，D错误。 10.(2023·武安市第三中学高二月考)如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示(以向下为正方向)，0~2t0时间内ab始终保持静止。则下列说法正确的是 A.0~2t0时间内ab中的感应电流方向 　总是由b到a B.0~t0时间内ab棒所受的安培力向左 C.t0~2t0时间内ab棒所受的静摩擦力向右 D.t0~2t0时间内穿过回路的磁通量逐渐减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据题意，由题图乙可知，0~t0时间内，磁场方向向下，穿过回路的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知，感应电流产生磁 场的方向向下，由安培定则可知，回路中电流方向为顺时针，即ab中的感应电流方向是由a到b，t0~2t0时间内，磁场方向向上，穿过回路的磁通量逐渐增大，回路中电流方向也为顺时针，即ab中的感应电流方向总是由a到b，故A、D错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0~t0时间内，由左手定则可知，ab棒所受的安培力向右，故B错误； t0~2t0时间内，由左手定则可知， ab棒所受的安培力向左，由平衡条件可知，ab棒所受的静摩擦力向右，故C正确。 11.(多选)(2023·武汉市外国语学校高二期末)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。以下说法正确的是 A.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势 B.1~2 s内圆环面积有扩张的趋势 C.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应 　电流方向相反 D.从上往下看，0~2 s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针 　方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0~1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增大，圆环中磁通量增大，根据楞次定律的推论“增缩减扩”，圆环面积有缩小趋势，故A错误，同理判断1~2 s内 圆环面积有扩张的趋势，故B正确； 1~2 s内正方向电流减小，2~3 s内反向电流增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0~1 s内螺线管中电流增大，产生的磁场增大，圆环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向；1~2 s内 螺线管中电流减小，产生的磁场减弱，圆环中磁通量减小，根据楞次定律可知，从上往下看，1~2 s内圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 尖子生选练 12.(多选)(2023·漳州市立人学校高二月考)如图所示的装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大，导体棒匀速切割磁感线时，感应电流恒定) A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ab杆匀速运动时，ab杆中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误； 由楞次定律和安培定则可知，ab杆向右加速运动时，L2中的磁通量向下且增大，可知通过cd杆的电流方向由c→d，由左手定则知cd杆向右移动；同理ab杆向左减速时cd杆也向右移动，而ab杆向左加速时cd杆向左移动，B、D正确，C错误。 返回 BENKEJIESHU 本课结束 $$