2.1 楞次定律（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第二章　电磁感应 2．1　楞次定律 学习目标 1.理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判断感应电流方向。 2．理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的具体表现形式，会用右手定则判断感应电流方向。 3．经历推理分析得出楞次定律的过程，体会归纳推理的方法。 4．经历实验探究得出楞次定律的过程，提升科学探究的能力。 一、影响感应电流方向的因素 1．实验探究： 将螺丝管与电流计组成闭合回路，如图所示，分别将N极、S极插入、拔出线圈，如图所示，记录感应电流方向如下： (1)线圈内磁通量增加时的情况 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 甲 向下 逆时针(俯视) 向上 乙 向上 顺时针(俯视) 向下 (2)线圈内磁通量减少时的情况 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 向下 顺时针(俯视) 向下 丁 向上 逆时针(俯视) 向上 2.实验结论： (1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 相反 。 (2)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向 相同 。 二、楞次定律 1．内容：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．理解：当磁铁靠近导体线圈上端时，穿过线圈的磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场的方向 相反 ，由于同名磁极相互排斥，阻碍磁铁相对线圈向下运动；当磁铁远离线圈上端时，穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场与原磁场的方向 相同 ，由于异名磁极相互吸引，阻碍磁铁相对线圈向上运动。 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。 2．适用情况：适用于闭合电路部分导体 切割 磁感线产生感应电流的情况。 3．当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(注意等效电源 内 部感应电流方向，由 负 极指向 正 极)。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误。 (1)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。(　　) (2)感应电流的磁场可以与原磁场方向相同。(　　) (3)感应电流的磁场一定阻碍原磁通量的变化。(　　) (4)楞次定律明确了感应电流的磁场方向与原磁场方向间存在的关系。(　　) (5)感应电流的磁场可以阻止产生感应电流的磁通量的变化。(　　) (6)右手定则适用于产生感应电流的各种情形。(　　) 【答案】　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 2.如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P、Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为 ________ ，MN向左运动时，MN中的电流方向为 ________ 。(均选填“M→N”或“N→M”) 【答案】　N→M　M→N 一、对楞次定律的理解 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套有一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。请回答： (1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量如何变化？ (2)铝环跳起的原因是什么？ 【答案】　(1)增加。 (2)铝环中产生感应电流，感应电流的磁场与线圈中的磁场相互排斥，所以铝环跳起。 1．楞次定律中的因果关系 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。 2．对“阻碍”的理解 问题 结论 谁阻碍谁 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 为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化 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 当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场的磁通量减少时，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，最终结果不受影响 3.“阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化。 从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动。 　如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中(　　) A．始终有自a向b的感应电流流过电流表G B．始终有自b向a的感应电流流过电流表G C．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流 D．将不会产生感应电流 【解析】　条形磁铁内部磁场的方向是从S极指向N极，可知条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管的过程中磁场的方向都是向右的，当条形磁铁进入螺线管的时候，穿过螺线管的磁通量向右增大；当条形磁铁穿出螺线管时，穿过螺线管的磁通量向右减小，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出螺线管的过程中，感应电流的磁场分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流，选项C正确，A、B、D错误。 【答案】　C 核心素养·思维升华 应用楞次定律的思路 ◆针对训练1　如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。则下列说法正确的是(　　) A．若金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B．若金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C．若金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D．若金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 【答案】　D 二、右手定则的应用 1．楞次定律与右手定则的区别与联系 楞次定律 右手定则 区别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 应用 对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 对于导体棒切割磁感线产生的电磁感应现象较方便 联系 右手定则是楞次定律的特例 2.右手定则和左手定则、安培定则的区别 比较项目 右手定则 左手定则 安培定则 作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受磁场力的方向 判断电流的磁场方向 已知条件 已知导体运动方向和磁场方向 已知电流方向和磁场方向 电流方向 图例 因果关系 运动→电流 电流→运动 电流→磁场 应用实例 发电机 电动机 电磁铁 　(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在磁场的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　) 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 【解析】　若PQ向右加速运动，由右手定则可知PQ中感应电流的方向由Q到P，由安培定则可判断出L1、L2所在处的磁场方向是自下而上的；穿过L1的磁通量增加，由楞次定律可知流过MN的感应电流方向由N到M，由左手定则可判断出MN受到向左的安培力，将向左运动，故A错误；若PQ向左加速运动，由右手定则可知PQ中感应电流的方向由P到Q，由安培定则可判断出L1、L2所在处的磁场方向是自上而下的；穿过L1的磁通量增加，由楞次定律可知流过MN的感应电流方向由M到N，由左手定则可判断出MN受到向右的安培力，将向右运动，故B正确；若PQ向右减速运动，由右手定则可知PQ中感应电流的方向由Q到P，由安培定则可判断出L1、L2所在处的磁场方向是自下而上的；穿过L1的磁通量减小，由楞次定律可知流过MN的感应电流方向由M到N，由左手定则可判断出MN受到向右的安培力，将向右运动，故C正确；若PQ向左减速运动，由右手定则可知PQ中感应电流的方向由P到Q，由安培定则可判断出L1、L2所在处的磁场方向是自上而下的；穿过L1的磁通量减小，由楞次定律可知流过MN的感应电流方向由N到M，由左手定则可判断出MN受到向左的安培力，将向左运动，故D错误。 【答案】　BC 核心素养·思维升华 左手定则和右手定则的因果关系 1．因动而生电(v、B→I)——右手定则。 2．因电而受力(I、B→F安)——左手定则。 ◆针对训练2　(多选)如图所示，甲图中线圈A的a、b端加上如图乙所示的电压时，在0～t0时间内，线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力方向情况是(　　) A．感应电流方向不变 B．受力方向不变 C．感应电流方向改变 D．受力方向改变 【解析】　如图所示，当磁铁向环运动时，穿过铝环的磁通量增加，由楞次定律判断出铝环的感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铝环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铝环所受合力向右，故A选项正确。 【答案】　A 三、楞次定律的应用 1．“增反减同”法 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化。 (1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。 (2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 口诀记为“增反减同”。 　如图所示，三个线圈在同一平面内，当I减小时，关于a、b线圈中的感应电流方向，以下说法正确的是(　　) A．都为顺时针方向 B．a线圈中为顺时针方向，b线圈中为逆时针方向 C．都为逆时针方向 D．a线圈中为逆时针方向，b线圈中为顺时针方向 【解析】　根据安培定则判断可知，在线圈a处产生的磁场方向垂直于纸面向外，当I减小时，穿过线圈a的磁通量减少，根据楞决定律结合安培定则可知，线圈a中产生逆时针方向的感应电流；线圈b处的磁场方向垂直于纸面向里，当I减小时，穿过线圈b的磁通量减少，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈b中产生顺时针方向的感应电流，选项D正确，A、B、C错误。 【答案】　D 2．“来拒去留”法 由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动。口诀记为“来拒去留”。 　如图所示，一条形磁体从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，由开始下落至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，由开始下落至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是(　　) A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2 C．t1<t2，v1<v2 D．t1<t2，v1>v2 【解析】　开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁体无阻碍作用，故磁体自由下落，a1＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁体有阻碍作用，故a2<g，且磁体的机械能减小，所以t1<t2，v1>v2，故D正确。 【答案】　D 3．“增缩减扩”法 就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化。若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势。口诀记为“增缩减扩”。 　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的变化情况是(　　) A．S增大，l变长 B．S减小，l变短 C．S增大，l变短 D．S减小，l变长 【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，根据楞次定律的推广含义知，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。 【答案】　D 4．“增离减靠”法 若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。 　如图所示，一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动，M连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关，下列情况中，能观察到N向左运动的是(　　) A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时 D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时 【解析】　金属环N向左运动，说明穿过N的磁通量在减少，则线圈M中的电流在减小，只有选项C符合。 【答案】　C 1．关于楞次定律，下列说法正确的是(　　) A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用 C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 【解析】　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，D错误。 【答案】　A 2.(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　) A．感应电流的方向是N→M B．感应电流的方向是M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右 【解析】　以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A、C正确。 【答案】　AC 3.如图所示，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向上滑动，下列说法中正确的是(　　) A．穿过线圈a的磁通量变大 B．线圈a有收缩的趋势 C．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大 【解析】　当滑片P向上滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，通过线圈b的电流减小，线圈b产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小，故A错误；根据楞次定律的结论知，线圈a应有扩张的趋势，故B错误；线圈a中感应电流方向为俯视顺时针，故C正确；将线圈a和b等效成两个条形磁体，可判断此时两磁体互相吸引，故线圈a对水平桌面的压力将减小，故D错误。 【答案】　C 4.(多选)如图所示装置中，金属杆cd光滑且原来静止在金属导轨上。当金属杆ab做如下哪些运动时，金属杆cd将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　) 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 【解析】　ab匀速运动时，ab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，选项A错误；ab向右加速运动时，L2中的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律知L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，选项B正确；同理可得选项C错误，选项D正确。 【答案】　BD 5．(1)图甲为某实验小组探究感应电流方向的规律的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是 ____ 。 A．实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向 B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转 C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反 D．开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为S极的磁铁插入线圈中，图乙中电流计指针偏转的方向应为偏向 __________ (选填“正”或“负”)接线柱。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁铁下端的磁极为 __________ (选填“N”或“S”)极。 【解析】　(1)实验是探究感应电流方向的规律的，因此实验前要仔细观察，弄清楚线圈绕向，搞清线圈电流方向与电流计指针偏转方向的关系，故A正确；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，导致穿过线圈B的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，故B错误；开关闭合后线圈A从线圈B中拔出和插入过程中，穿过线圈B的磁通量变化不同，前者减少，后者增加，依据楞次定律“增反减同”。会观察到电流计指针偏转方向相反，故C正确；开关闭合与断开瞬间，穿过线圈B的磁通量都会变化且变化不同，开关闭合瞬间磁通量增加，断开瞬间磁通量减少，依据楞次定律“增反减同”。会观察到电流计指针偏转，而且偏转方向不同，故D错误。 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转，若将上端为S极的磁铁插入线圈中，原磁场方向向下且磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流从电流计正接线柱流入，故指针偏向正接线柱一侧；根据图丙中电流计指针偏向负接线柱一侧，可知感应电流是从负接线柱流入电流计的，根据安培定则，可知感应电流的磁场方向向下，因条形磁铁向下运动，磁通量增加，根据楞次定律，可知原磁场方向向上，则插入线圈磁铁下端的磁极为S极。 【答案】　(1)AC　(2)正　S 课时作业(六) A基础达标 1．(多选)在电磁感应现象中，下列说法中错误的是(　　) A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化 B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C．闭合线框放在变化的磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流 D．感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反 【解析】　A．根据楞次定律得知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化，故A正确，不符合题意；B.闭合线框放在变化的磁场中，不一定能产生感应电流，如果线框与磁场平行时，穿过线框的磁通量不变，线框中不能产生感应电流，故B错误，符合题意；C.闭合线框在变化的磁场中做切割磁感线运动，线框中磁通量不一定变化，线框不一定有感应电流产生，故C错误，符合题意；D.根据楞次定律得知，当原来磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反，当原来磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，故D错误，符合题意。故选BCD。 【答案】　BCD 2．如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是(　　) A．甲最短　　　　　　 B．乙最短 C．丙最短 D．甲、乙相同 【解析】　下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流，根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻碍其运动，乙管开有竖槽，电阻最大，产生的感应电流最小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间最短，故ACD错误，B正确。故选B。 【答案】　B 3.如图所示，均匀带负电的圆环a绕过圆心与圆环所在平面垂直的轴O顺时针旋转，闭合金属小圆环b与圆环a在同一平面内，且与a同心，则(　　) A．若圆环a匀速转动，小圆环b内有顺时针方向的感应电流 B．圆环a匀速转动的角速度越大，穿过小圆环b的磁通量越大 C．圆环a做匀速转动的角速度越大，小圆环b内的感应电流越大 D．圆环a加速转动时，小圆环b内有逆时针方向的感应电流 【解析】　AC.圆环a匀速转动，激发稳定磁场，b内磁通量没有变化，不会产生感应电流。故AC错误；B.根据电流定义式，有I＝，T＝，可知，圆环a匀速转动的角速度越大，圆环a中电流越大，则穿过小圆环b的磁通量越大。故B正确；D.圆环a加速转动时，激发的磁场变强，小圆环b内磁通量增加，根据楞次定律可知，有顺时针方向的感应电流。故D错误。故选B。 【答案】　B 4.如图，长直导线MN置于三角形金属线框abc上，彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流，当电流逐渐增大时，线框中(　　) A．磁通量变化量为零 B．没有产生感应电流 C．感应电流方向为abca D．感应电流方向为acba 【解析】　AB.虽然线框被导线分成面积相等的两部分但离导线越远，磁场越弱。所以根据磁通量相互抵消一部分可得：导线通入由M到N的电流，当电流逐渐增大时，通过导线框的与下方磁场方向相同的磁通量增大，会产生感应电流，AB错误；CD.根据MN中电流的方向，结合楞次定律则可判断abc中电流的方向感应电流方向为abca，C正确，D错误。故选C。 【答案】　C 5．法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，下列说法错误 的是(　　) A．电刷A的电势低于电刷B的电势 B．若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大 C．若仅减小电刷A、B之间的距离，灵敏电流计的示数将变小 D．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变小 【解析】　A．根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向左，根据右手定则，金属盘产生的感应电流方向从B到A，则电刷A的电势高于电刷B的电势，A错误；B.根据E＝BLv，若仅提高金属盘转速，感应电动势将增大，则感应电流增大，灵敏电流计的示数将变大，B正确；C.根据E＝BLv，若仅减小电刷A、B之间的距离，感应电动势将减小，则感应电流减小，灵敏电流计的示数将变小，C正确；D.若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，流过电磁铁的电流将会减小，产生的磁感应强度减小，根据E＝BLv，感应电动势将减小，则感应电流减小，灵敏电流计的示数将变小，D正确。故选A。 【答案】　A 6.英国物理学家狄拉克在1931年就从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”美国物理学家卡布莱拉在1982年就设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果一个只有极的磁单极子从下向上穿过如图所示的超导线圈，则从上向下看，超导线圈上将出现(　　) A．顺时针方向的感应电流 B．逆时针方向的感应电流 C．先顺时针方向、后逆时针方向的感应电流 D．先逆时针方向、后顺时针方向的感应电流 【解析】　CD.当磁单极子位于超导线圈下方时，超导线圈中原磁场的方向向上，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，产生顺时针(俯视)方向的感应电流；在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，超导线圈中原磁场的方向向下，磁通量减少，则感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，产生顺时针(俯视)方向的感应电流。CD错误； AB.始终有顺时针方向的感应电流，故B错误，A正确。故选A。 【答案】　A 7.如图甲所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度(弹簧处于压缩状态)后放开，磁铁能上下振动较长时间停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，如图乙所示，仍将磁铁托起到同一高度后放开，则下列说法正确的是(　　) A．放线圈后，磁铁会更快地停下来 B．放线圈后，磁铁振动的时间不改变 C．因磁铁和线圈没有接触，所以线圈对磁铁没有作用 D．放线圈后，线圈一直会对磁铁产生向上的作用力 【解析】　由楞次定律可知，将磁铁托起到同一高度后放开，线圈中会产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力、时而体现斥力，磁铁会更快地停下来。故A正确，BCD错误。故选A。 【答案】　A 8．(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管排斥(　　) A．向右做匀速运动 B．向左做加速运动 C．向右做减速运动 D．向右做加速运动 【解析】　A．当导体棒向右匀速运动时，产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，线圈c中无感应电流出现，也不被螺线管排斥，A错误；B.当导体棒向左加速运动时，由E＝BLv可知，导体棒产生增加的电动势，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且增加，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在增加，由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从左向右看)且被螺线管排斥，B正确；C.同理可判定导体棒向右做减速运动时，线圈c中有感应电流，且被螺线管吸引，C错误；D.导体棒向右做加速运动时，线圈c中有感应电流，楞次定律可知线圈向左运动阻碍磁通量的增加，即被螺线管排斥，D正确。故选BD。 【答案】　BD 9.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。 【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。 【答案】　(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 B能力提升 10.如图所示，在一固定的圆柱形磁铁的N极附近置一水平线圈abcd，磁铁轴线与线圈水平中心线xx′轴重合。下列说法正确的是(　　) A．当线圈刚沿xx′轴向右平移时，线圈中有感应电流，方向为abcda B．当线圈刚绕xx′轴转动时(ad向外，bc向里)，线圈中有感应电流，方向为abcda C．当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时，线圈中有感应电流，方向为adcba D．当线圈刚绕xx′轴转动时(ab向里，cd向外)，线圈中有感应电流，方向为adcba 【解析】　A．当线圈刚沿xx′轴向右平移时，穿过线圈的磁通量一直为零，则线圈中无感应电流产生，故A错误；B.当线圈刚绕xx′轴转动时(ad向外，bc向里)，穿过线圈的磁通量一直为零，则线圈中无感应电流产生，故B错误；C.当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时，垂直纸面方向向外穿过线圈的磁通量增加，则线圈中有感应电流，根据楞次定律可知，电流方向为adcba，故C正确；D.当线圈刚绕xx′轴转动时(ab向里，cd向外)，穿过线圈的磁通量一直为零，则线圈中无感应电流产生，故D错误。故选C。 【答案】　C 11．用绝缘轻绳将矩形线框静止悬吊在空中，线框处于竖直平面内。线框正上方有一通电直导线，导线中通入方向向左、大小按图示变化的电流，已知通入电流过程中线框一直处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) A．0～t1时间内，轻绳上的拉力一直等于线框的重力 B．0～t1时间内，轻绳上的拉力先大于线框重力后小于线框的重力 C．t0～t1时间内，轻绳上的拉力大于线框的重力 D．0～t0时间内，轻绳上的拉力大于线框的重力 【解析】　AD.0～t0时间内，通电直导线中的电流减小，电流产生的磁场减弱，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律的第二种表述知线框受到向上的安培力，对线框根据平衡条件知轻绳上的拉力小于线框的重力，A、D项均错误；BC.t0～t1时间内，通电直导线中的电流增大，电流产生的磁场增强，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律的第二种表述知线框受到向下的安培力，对线框根据平衡条件知轻绳上的拉力大于线框的重力，C项正确，B项错误。故选C。 【答案】　C 12．(多选)据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈中突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确(　　) A．若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去 B．金属环向左运动的瞬间有缩小趋势 C．增加线圈的匝数，不会影响金属环的加速度 D．合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流 【解析】　A．若将金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可知，金属环将向右运动，仍可以弹射出去，故A错误；B.固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势，故B正确；C.电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的感应电动势越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，故C错误；D.在闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向，故D正确。故选BD。 【答案】　BD 13．(1)如图甲所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置： 甲 乙 ①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将 ________ 偏转(填“向左”“向右”或“不”)； ②如甲图连好电路，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是 ________ ； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间 (2)某同学在做实验时突发奇想，将开关接在B线圈所在回路，如图乙所示，则在闭合和断开开关时， ________ (“能”或“不能”)观察到与图甲电路相同的现象。 【解析】　(1)[1]如果在闭合开关时，B线圈的磁通量增大，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，B线圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏转； [2]A.插入铁芯，B线圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏转，A不符合题意；B.拔出A线圈，B线圈的磁通量减小，指针向左偏转，B符合题意；C.变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器的阻值减小，A线圈的电流增大，B线圈的磁通量增大，指针向右偏转，C不符合题意；D.断开开关S瞬间，B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转，D符合题意。故选BD。 (2)[3]将开关接在B线圈所在回路，则在闭合和断开开关时，B线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流计指针将不偏转，不能观察到与图甲电路相同的现象。 【答案】　向右　BD　不能 14．如图所示，一边长为L的方形线框，向右匀速穿过宽度为d的匀强磁场(d>L)，在下述三个阶段中，线框中磁通量怎样变化？若存在感应电流，方向是顺时针还是逆时针？ (1)线框右侧进入磁场，但整体并未完全进入磁场； (2)线框完全位于磁场内部； (3)线框右侧离开磁场，但整体并未完全离开磁场。 【解析】　(1)线框右侧进入磁场，但整体并未完全进入磁场时，线框中磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流方向是逆时针。 (2)线框完全位于磁场内部时，线框中磁通量增加保持不变，线框中不存在感应电流。 (3)线框右侧离开磁场，但整体并未完全离开磁场，线框中磁通量减少，根据楞次定律可知感应电流方向是顺时针。 【答案】　(1)增加　逆时针　(2)不变 不存在　(3)减少　顺时针 学科网（北京）股份有限公司 $$