第05讲 楞次定律（寒假预习讲义）高二物理人教版

第05讲 楞次定律 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：6大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一　实验：探究影响感应电流方向的因素 【知识梳理】 1．实验原理 (1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向． (2)通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系． 2．实验器材 条形磁体，线圈，电流表，导线若干，滑动变阻器，开关，干电池，电池盒． 3．实验过程 (1)探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系． 实验电路如图甲、乙所示： 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏．(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的) (2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 ①按图连接电路，明确线圈的绕线方向． ②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验． ③观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格． 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极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈 原磁场方向 (“向上”或 “向下”) 穿过线圈的 磁通量变化 情况(“增加”或“减少”) 感应电流的 方向(在线圈 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 (“向上”或 “向下”) 原磁场与感 应电流磁场 方向的关系 ④整理器材． 4．结果分析 根据上表记录，得到下述结果： 甲、乙两种情况下，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，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． 5．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大小，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表． (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． 知识点二　楞次定律 【知识梳理】 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．从能量角度理解楞次定律 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，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能． 【重难诠释】 1．对楞次定律的理解 (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． 2．楞次定律的应用 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向． (2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化． (3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向． (4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向． 知识点三　右手定则的理解和应用 【情境导入】 如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动． (1)请用楞次定律判断感应电流的方向． (2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？ 【知识梳理】 如图所示，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． 【重难诠释】 1．右手定则的适用范围：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，切割磁感线的导体相当于电源． 3．楞次定律与右手定则的比较 规律 比较内容 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，即做切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 联系 右手定则是楞次定律的特例 教材习题01 2.在图2.1-10中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时:请用楞次定律判断MNDC和MNEF两个电路中感应电流的方向。 解题方法 ①楞次定律 【答案】当导体MN向右移动时,电路MNCD中垂直于纸面向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,即感应电流的磁场与原磁场方向相同,垂直于纸面向里，由安培定则判断可知感应电流的方向是M→N→C→D。此时,电路MNEE中垂直于纸面向里的通量增加,根据楞次定律可知,产生的感应电流的场要阻碍通量的增加,即感应电流的磁场与原磁场方向相反,垂直于纸面向外,由安培定则判断可知感应电流的方向是M→N→F→E 教材习题02 5.图2.1-13 中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁体的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁体远离A环，A环又会被磁体吸引。但磁体移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么? 解题方法 楞次定律 【答案】用磁铁的任意一极(如N极)接近A环时,通过A环的磁通量增加,根据楞次定律可知A环中将产生感应电流,感应电流的磁场对磁铁产生斥力,故A环也受到铁的斥力,使该端横梁向里转动,阻碍磁铁与A环接近:同理,当磁极远离A环时,A环中产生感应电流,A环受到磁铁的引力,使该端横梁向外转动,阻碍A环与铁远离。 由于B环是断开的,无论磁极移近还是远离环,在B环中都不会产生感应电流,所以B环与铁之间没有相互作用力,横梁不发生转动。 题型1楞次定律的内容及理解 1. 关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反 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，只能用右手定则确定感应电流的方向 题型2增反减同 2. 如图所示，导线框abcd与直导线在同一平面内（两者相互绝缘），直导线通有恒定电流I，在线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是（　　） A．先abcd，后dcba，再abcd B．先abcd，后dcba C．始终dcba D．先dcba，后abcd，再dcba 题型3来拒去留 3. 如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，在圆心的正上方一定高度处有一个竖直的条形磁体。把条形磁体水平向右移动时，金属圆环始终保持静止。下列说法正确的是 （　　） A．金属圆环相对桌面有向右的运动趋势 B．金属圆环对桌面的压力小于其自身重力 C．金属圆环有扩张的趋势 D．金属圆环受到水平向右的摩擦力 题型4增缩减扩 4. 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，圆环向右运动 B．拨至N端，圆环向左运动 C．拨至M端，圆环有扩张趋势 D．拨至N端，圆环有收缩趋势 题型5探究影响感应电流方向的因素 5. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 (1)将图中所缺的导线补接完整； (2)如果在闭合开关时将线圈A插入B，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关，且在线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将 （填“向左偏”或“向右偏”）；滑片不动，将原线圈A迅速拔出副线圈B，电流计指针将 （填“向左偏”或“向右偏”）。 (3)闭合开关后，将线圈A向下插入线圈B时，线圈A与线圈B之间的作用力为 （选填“引力”或“斥力”）。 题型6右手定则 6. 在电磁感应中，判断感应电流方向的右手定则是英国工程师佛来明根据楞次定律总结出来的，最初并不是图1所示的方式，而是如图2所示。关于图2所示的佛来明右手定则，下列说法正确的是（　　） A．若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向 B．若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流方向 C．若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流方向 D．若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流方向 1．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。将磁铁N极加速插向线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电子秤的示数等于m0 B．电子秤的示数小于m0 C．线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视） D．线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视） 2．关于楞次定律，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化 B．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 C．楞次定律是能量守恒定律的一种体现 D．感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化 3．如图所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的AB边和CD边与导线平行。下列说法正确的是（　　） A．线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向外 B．仅增大直导线电流，线圈内不会产生感应电流 C．保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时，线圈内将产生逆时针感应电流 D．保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时，线圈内将产生顺时针感应电流 4．关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反 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，只能用右手定则确定感应电流的方向 5．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在条形磁体的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，且ad边、bc边一直在同一水平面上，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈中的感应电流（　　） A．沿abcda流动 B．沿dcbad流动 C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动 D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动 6．如图，水平光滑桌面（纸面）上两根长直导线M、N相互垂直固定放置，两者彼此绝缘，M通有向上的电流，N通有向右的电流，桌面上4个圆形金属线框a、b、c、d分别放在两导线交叉所形成的编号为1、2、3、4的区域内，每个线框距两导线的距离均相同。当两导线中的电流都由i突然增大到2i时（　　） A．a向左下方运动 B．b向左上方运动 C．c向左下方运动 D．d向左上方运动 7．如图所示，当条形磁铁沿线圈轴线ab从左向右穿过金属线圈的过程中，在金属线圈的左侧向右看，金属线圈的电流方向为（　　） A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针 C．始终为顺时针 D．始终为逆时针 8．如图所示，通有水平向右恒定电流的固定长直导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，静止时金属圆环的中心位于O点。将金属圆环的中心拉到a位置无初速度释放，金属圆环的中心运动到b位置后反向运动，金属圆环和长直导线始终在同一竖直平面内，且细线始终处于张紧状态。从a到b过程中金属圆环的感应电流方向（　　） A．顺时针 B．逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 9．在电磁感应中，判断感应电流方向的右手定则是英国工程师佛来明根据楞次定律总结出来的，最初并不是图1所示的方式，而是如图2所示。关于图2所示的佛来明右手定则，下列说法正确的是（　　） A．若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向 B．若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流方向 C．若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流方向 D．若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流方向 10．某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧，闭合开关瞬间，则下列说法正确的是（　　） A．金属环仍保持静止 B．金属环将向右运动 C．从左向右看，金属环中感应电流沿顺时针方向 D．金属环有扩张的趋势 11．如图所示，用一根带绝缘外皮的铜导线制成的闭合“8”字环，交叉位置固定且互相绝缘，左右两侧圆环分别处在以OO'为界的两侧，右侧无磁场，左侧磁场方向垂直纸面向里，在磁场快速减小的过程中（　　） A．左侧圆环中有顺时针方向的感应电流 B．右侧圆环中有顺时针方向的感应电流 C．右侧圆环中的电流大小小于左侧圆环的电流大小 D．右侧圆环中的电流大小大于左侧圆环的电流大小 12．如图所示，在一水平固定的铝环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处由静止开始下落，最后落在地面上。磁铁下落过程从铝环中心穿过，且不与铝环接触。若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．磁铁靠近铝环的过程中，铝环有收缩趋势 B．磁铁下落过程中，从上往下看铝环中的感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C．磁铁下落过程中，磁铁的机械能不变 D．磁铁落地时的速率等于 13．在电磁学中，根据大量事实归纳出电磁相关物理量之间的规律，下图中相关规律描述正确的是（　　） A．图A用来判定电流产生的磁场方向，右手拇指表示电流及方向时，四指表示磁场方向 B．图B用来判定电流在磁场中所受安培力方向，右手四指表示电流方向，拇指表示电流受力方向 C．图C用来判定运动导体在磁场中产生感应电流方向，左手拇指表示导体运动方向，四指表示产生电流方向 D．图D用来判定运动电荷在磁场中受洛伦兹力方向，左手四指表示电荷运动方向，拇指表示电荷受力方向 14．如图所示，是光滑的直角金属导轨，沿竖直方向，沿水平方向，为靠在导轨上的一根金属直棒，b端较a端更靠近O点，金属直棒从静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在上，a端始终在上，直到金属直棒完全落在上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则： （1）确定金属直棒在运动过程中感应电流的方向，并说明判断的理由； （2）确定金属直棒所受磁场力的方向，并说明判断的理由。 15．看图回答下列问题： （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？ （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？ （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？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05讲 楞次定律 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：6大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一　实验：探究影响感应电流方向的因素 【知识梳理】 1．实验原理 (1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向． (2)通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系． 2．实验器材 条形磁体，线圈，电流表，导线若干，滑动变阻器，开关，干电池，电池盒． 3．实验过程 (1)探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系． 实验电路如图甲、乙所示： 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏．(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的) (2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 ①按图连接电路，明确线圈的绕线方向． ②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验． ③观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格． 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极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈 原磁场方向 (“向上”或 “向下”) 穿过线圈的 磁通量变化 情况(“增加”或“减少”) 感应电流的 方向(在线圈 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 (“向上”或 “向下”) 原磁场与感 应电流磁场 方向的关系 ④整理器材． 4．结果分析 根据上表记录，得到下述结果： 甲、乙两种情况下，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，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． 5．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大小，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表． (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． 知识点二　楞次定律 【知识梳理】 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．从能量角度理解楞次定律 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，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能． 【重难诠释】 1．对楞次定律的理解 (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． 2．楞次定律的应用 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向． (2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化． (3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向． (4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向． 知识点三　右手定则的理解和应用 【情境导入】 如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动． (1)请用楞次定律判断感应电流的方向． (2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？ 答案　(1)感应电流的方向为a→d→c→b→a； (2)满足右手定则． 【知识梳理】 如图所示，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． 【重难诠释】 1．右手定则的适用范围：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，切割磁感线的导体相当于电源． 3．楞次定律与右手定则的比较 规律 比较内容 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，即做切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 联系 右手定则是楞次定律的特例 教材习题01 2.在图2.1-10中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时:请用楞次定律判断MNDC和MNEF两个电路中感应电流的方向。 解题方法 ①楞次定律 【答案】当导体MN向右移动时,电路MNCD中垂直于纸面向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,即感应电流的磁场与原磁场方向相同,垂直于纸面向里，由安培定则判断可知感应电流的方向是M→N→C→D。此时,电路MNEE中垂直于纸面向里的通量增加,根据楞次定律可知,产生的感应电流的场要阻碍通量的增加,即感应电流的磁场与原磁场方向相反,垂直于纸面向外,由安培定则判断可知感应电流的方向是M→N→F→E 教材习题02 5.图2.1-13 中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁体的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁体远离A环，A环又会被磁体吸引。但磁体移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么? 解题方法 楞次定律 【答案】用磁铁的任意一极(如N极)接近A环时,通过A环的磁通量增加,根据楞次定律可知A环中将产生感应电流,感应电流的磁场对磁铁产生斥力,故A环也受到铁的斥力,使该端横梁向里转动,阻碍磁铁与A环接近:同理,当磁极远离A环时,A环中产生感应电流,A环受到磁铁的引力,使该端横梁向外转动,阻碍A环与铁远离。 由于B环是断开的,无论磁极移近还是远离环,在B环中都不会产生感应电流,所以B环与铁之间没有相互作用力,横梁不发生转动。 题型1楞次定律的内容及理解 1. 关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反 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，只能用右手定则确定感应电流的方向 【答案】C 【详解】A． 感应电流的磁场阻碍的是磁通量的变化，而非磁通量本身。楞次定律指出“阻碍变化”，故A错误。 B． 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（以阻碍减少）；当原磁场磁通量增加时，方向相反。因此“一定相反”的表述错误，故B错误。 C． 感应电流的磁场方向与原磁场方向可能相同（原磁场减弱时）或相反（原磁场增强时），故C正确。 D． 右手定则适用于导体切割磁感线的情况，但此时也可通过楞次定律判断方向，因此“只能用”的表述错误，故D错误。 故选C。 题型2增反减同 2. 如图所示，导线框abcd与直导线在同一平面内（两者相互绝缘），直导线通有恒定电流I，在线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是（　　） A．先abcd，后dcba，再abcd B．先abcd，后dcba C．始终dcba D．先dcba，后abcd，再dcba 【答案】D 【详解】做出长直导线周围产生的磁场分布，如下图所示 当线圈向右移动，未到达直导线之前，线圈内磁通量垂直纸面向外增多，根据楞次定律可得感应电流方向为dcba；当线圈穿过直导线过程中，线圈内磁通量垂直纸面向外减少，同时磁通量垂直纸面向内增大，所以先是合磁通量为垂直纸面向外减小后是合磁通量为垂直纸面向内增大，则感应电流的磁场方向为垂直纸面向外，根据楞次定律可得感应电流方向为abcd；线圈穿过直导线后，线圈内磁通量为垂直纸面向内减少，根据楞次定律可得感应电流方向仍为dcba。 故选D。 题型3来拒去留 3. 如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，在圆心的正上方一定高度处有一个竖直的条形磁体。把条形磁体水平向右移动时，金属圆环始终保持静止。下列说法正确的是 （　　） A．金属圆环相对桌面有向右的运动趋势 B．金属圆环对桌面的压力小于其自身重力 C．金属圆环有扩张的趋势 D．金属圆环受到水平向右的摩擦力 【答案】ABC 【详解】ABD．根据“来拒去留”规律，把条形磁体水平向右移动时，条形磁铁远离金属环，二者相互吸引，金属环受到向右上方的引力作用，所以金属圆环相对桌面有向右的运动趋势，金属圆环对桌面的压力小于其自身重力，金属圆环受到水平向左的摩擦力，故AB正确，D错误； C．条形磁铁向右移动时，穿过金属环的磁通量减少，根据“增缩减扩”规律，金属圆环有扩大的趋势，故C正确。 故选ABC。 题型4增缩减扩 4. 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，圆环向右运动 B．拨至N端，圆环向左运动 C．拨至M端，圆环有扩张趋势 D．拨至N端，圆环有收缩趋势 【答案】AD 【详解】AB．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A正确，B错误； CD．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（增缩减扩），可知圆环都有收缩趋势，故C错误，D正确。 故选AD。 题型5探究影响感应电流方向的因素 5. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 (1)将图中所缺的导线补接完整； (2)如果在闭合开关时将线圈A插入B，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关，且在线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将 （填“向左偏”或“向右偏”）；滑片不动，将原线圈A迅速拔出副线圈B，电流计指针将 （填“向左偏”或“向右偏”）。 (3)闭合开关后，将线圈A向下插入线圈B时，线圈A与线圈B之间的作用力为 （选填“引力”或“斥力”）。 【答案】(1) (2) 向左偏 向左偏 (3)斥力 【详解】（1）根据实验原理，要形成两个回路，一个是由电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成的原线圈回路，另一个是由电流计与线圈B组成的副线圈回路，如图所示 （2）[1]闭合开关时将线圈A插入B，磁通量增加，指针向右偏。合上开关且线圈A插入线圈B后，滑动变阻器滑片迅速向左移动，电阻增大，原线圈电流减小，穿过副线圈B的磁通量减小，感应电流方向与之前相反，所以电流计指针向左偏； [2]滑片不动，将原线圈A迅速拔出副线圈B，穿过副线圈B的磁通量也减小电流计指针同样向左偏。 （3）闭合开关后，将线圈A向下插入线圈B时，根据楞次定律“来拒去留”，线圈B会阻碍线圈A的插入，所以线圈A与线圈B之间的作用力为斥力。 题型6右手定则 6. 在电磁感应中，判断感应电流方向的右手定则是英国工程师佛来明根据楞次定律总结出来的，最初并不是图1所示的方式，而是如图2所示。关于图2所示的佛来明右手定则，下列说法正确的是（　　） A．若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向 B．若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流方向 C．若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流方向 D．若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流方向 【答案】A 【详解】A．根据右手定则，若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向，选项A正确； B．根据右手定则，若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流的反方向，选项B错误； C．根据右手定则，若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流的反方向，选项C错误； D．根据右手定则，若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流的反方向，选项D错误。 故选A。 1．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。将磁铁N极加速插向线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电子秤的示数等于m0 B．电子秤的示数小于m0 C．线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视） D．线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视） 【答案】C 【详解】AB．将条形磁铁插向线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，故AB错误； CD．根据楞次定律和安培定则可判断，将条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），故C正确，D错误。 故选C。 2．关于楞次定律，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化 B．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 C．楞次定律是能量守恒定律的一种体现 D．感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化 【答案】C 【详解】A．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，不是“阻止”，A错误； B．原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场应与原磁场反向（阻碍 “增加”），B错误； C．楞次定律体现了能量守恒（阻碍过程需要外力做功，将其他形式的能转化为电能），是能量守恒在电磁感应中的必然结果，C正确； D．感应电流的磁场并非 “总是反向”，而是 “阻碍变化”：原磁通量增加时反向，原磁通量减少时同向，D错误。 故选C。 3．如图所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的AB边和CD边与导线平行。下列说法正确的是（　　） A．线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向外 B．仅增大直导线电流，线圈内不会产生感应电流 C．保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时，线圈内将产生逆时针感应电流 D．保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时，线圈内将产生顺时针感应电流 【答案】D 【详解】A．根据右手螺旋定则可知，线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向里，故A错误； B．仅增大直导线电流，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈内会产生感应电流，故B错误； CD．保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时，通过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线圈内将产生顺时针方向的感应电流，故C错误，D正确。 故选D。 4．关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反 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，只能用右手定则确定感应电流的方向 【答案】C 【详解】A． 感应电流的磁场阻碍的是磁通量的变化，而非磁通量本身。楞次定律指出“阻碍变化”，故A错误。 B． 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（以阻碍减少）；当原磁场磁通量增加时，方向相反。因此“一定相反”的表述错误，故B错误。 C． 感应电流的磁场方向与原磁场方向可能相同（原磁场减弱时）或相反（原磁场增强时），故C正确。 D． 右手定则适用于导体切割磁感线的情况，但此时也可通过楞次定律判断方向，因此“只能用”的表述错误，故D错误。 故选C。 5．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在条形磁体的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，且ad边、bc边一直在同一水平面上，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈中的感应电流（　　） A．沿abcda流动 B．沿dcbad流动 C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动 D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动 【答案】A 【详解】根据题意，由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量最少，线圈从Ⅰ位置到Ⅱ位置，穿过线圈自下而上的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线圈中产生的感应电流的方向为abcda，线圈从Ⅱ位置到Ⅲ位置，穿过线圈自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcda。 故选A。 6．如图，水平光滑桌面（纸面）上两根长直导线M、N相互垂直固定放置，两者彼此绝缘，M通有向上的电流，N通有向右的电流，桌面上4个圆形金属线框a、b、c、d分别放在两导线交叉所形成的编号为1、2、3、4的区域内，每个线框距两导线的距离均相同。当两导线中的电流都由i突然增大到2i时（　　） A．a向左下方运动 B．b向左上方运动 C．c向左下方运动 D．d向左上方运动 【答案】B 【详解】AC．由右手螺旋定则可知，导线M和N在线框a处的磁感线方向相反，又距导线的距离相同，所以线框a的磁通量为0。同理，线框c处的磁通量也为0。当电流都增大时，两个方向的磁感线都变多，但磁通量不变还是0，所以线框a、c静止不动。故AC错误； B．由右手螺旋定则可知，导线M和N在线框b处的磁感线方向都向外，当两导线电流增大时，线框b的磁通量增加，由楞次定律可知，线框b将远离两导线，向左上方运动。故B正确； D．由右手螺旋定则可知，导线M和N在线框d处的磁感线方向都向里，当两导线电流增大时，线框d的磁通量增加，由楞次定律可知，线框d将远离两导线，向右下方运动。故D错误。 故选B。 7．如图所示，当条形磁铁沿线圈轴线ab从左向右穿过金属线圈的过程中，在金属线圈的左侧向右看，金属线圈的电流方向为（　　） A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针 C．始终为顺时针 D．始终为逆时针 【答案】B 【详解】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金属环的过程中磁场的方向都是向右的，当条形磁铁进入金属环的时候，穿过金属环的磁通量向右增大；当条形磁铁穿出金属环时，穿过金属环的磁通量向右减小，根据楞次定律判断条形磁铁进入和穿出金属环的过程中，感应电流的磁场方向分别是向左和向右的，再由安培定则可以判断出，先有逆时针方向的感应电流，后有顺时针方向的感应电流。 故选B。 8．如图所示，通有水平向右恒定电流的固定长直导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，静止时金属圆环的中心位于O点。将金属圆环的中心拉到a位置无初速度释放，金属圆环的中心运动到b位置后反向运动，金属圆环和长直导线始终在同一竖直平面内，且细线始终处于张紧状态。从a到b过程中金属圆环的感应电流方向（　　） A．顺时针 B．逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 【答案】C 【详解】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位置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，感应电流的方向为顺时针方向，由最低点运动到b位置的过程中，磁通量减小，圆环中电流的方向为逆时针。 故选C。 9．在电磁感应中，判断感应电流方向的右手定则是英国工程师佛来明根据楞次定律总结出来的，最初并不是图1所示的方式，而是如图2所示。关于图2所示的佛来明右手定则，下列说法正确的是（　　） A．若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向 B．若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流方向 C．若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流方向 D．若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流方向 【答案】A 【详解】A．根据右手定则，若②为磁场方向、①为导体运动方向，则③为电流方向，选项A正确； B．根据右手定则，若③为磁场方向、①为导体运动方向，则②为电流的反方向，选项B错误； C．根据右手定则，若①为磁场方向、②为导体运动方向，则③为电流的反方向，选项C错误； D．根据右手定则，若②为磁场方向、③为导体运动方向，则①为电流的反方向，选项D错误。 故选A。 10．某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧，闭合开关瞬间，则下列说法正确的是（　　） A．金属环仍保持静止 B．金属环将向右运动 C．从左向右看，金属环中感应电流沿顺时针方向 D．金属环有扩张的趋势 【答案】C 【详解】ABD．闭合开关瞬间，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知金属环将向左运动且圆环有收缩的趋势，故ABD错误； C．根据右手定则可知闭合开关瞬间，穿过圆环的磁场方向向左，由于穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，从左向右看，金属环中感应电流沿顺时针方向，故C正确。 故选C。 11．如图所示，用一根带绝缘外皮的铜导线制成的闭合“8”字环，交叉位置固定且互相绝缘，左右两侧圆环分别处在以OO'为界的两侧，右侧无磁场，左侧磁场方向垂直纸面向里，在磁场快速减小的过程中（　　） A．左侧圆环中有顺时针方向的感应电流 B．右侧圆环中有顺时针方向的感应电流 C．右侧圆环中的电流大小小于左侧圆环的电流大小 D．右侧圆环中的电流大小大于左侧圆环的电流大小 【答案】A 【详解】AB．在磁场快速减小的过程中，左侧圆环的磁通量减小，根据楞次定律，左侧圆环中有顺时针方向的感应电流，右侧圆环中有逆时针方向的感应电流，A正确，B错误； CD．两个圆环串联，右侧圆环中的电流大小等于左侧圆环的电流大小，CD错误。 故选A。 12．如图所示，在一水平固定的铝环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处由静止开始下落，最后落在地面上。磁铁下落过程从铝环中心穿过，且不与铝环接触。若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．磁铁靠近铝环的过程中，铝环有收缩趋势 B．磁铁下落过程中，从上往下看铝环中的感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C．磁铁下落过程中，磁铁的机械能不变 D．磁铁落地时的速率等于 【答案】A 【详解】A．磁铁靠近铝环的过程中，铝环中的磁通量增大，根据楞次定律“增缩减扩”可知，铝环有收缩趋势，故A正确； B．由题图可知，在磁铁下落过程中，穿过铝环的磁场方向向下，在磁铁靠近铝环时，穿过铝环的磁通量变大，在磁铁远离铝环时穿过铝环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，铝环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故B错误； C．在磁铁下落过程中，铝环中产生感应电流，铝环中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的部分机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，故C错误； D．若磁铁自由下落时，根据机械能守恒有 解得落地速度为 由于磁铁下落穿过铝环时机械能有损失，所以磁铁落地速度小于，故D错误。 故选A。 13．在电磁学中，根据大量事实归纳出电磁相关物理量之间的规律，下图中相关规律描述正确的是（　　） A．图A用来判定电流产生的磁场方向，右手拇指表示电流及方向时，四指表示磁场方向 B．图B用来判定电流在磁场中所受安培力方向，右手四指表示电流方向，拇指表示电流受力方向 C．图C用来判定运动导体在磁场中产生感应电流方向，左手拇指表示导体运动方向，四指表示产生电流方向 D．图D用来判定运动电荷在磁场中受洛伦兹力方向，左手四指表示电荷运动方向，拇指表示电荷受力方向 【答案】A 【详解】A．图A用来判定电流产生的磁场方向，根据右手螺旋定则，右手拇指表示电流及方向时，四指表示磁场方向，故A正确； B．图B用来判定运动导体在磁场中产生感应电流方向，根据右手定则，右手拇指表示导体运动方向，四指表示产生电流方向，故B错误； C．图C用来判定电流在磁场中所受安培力方向，根据左手定则，左手四指表示电流方向，拇指表示电流受力方向，故C错误； D．图D用来判定运动电荷在磁场中受洛伦兹力方向，根据左手定则，左手四指表示正电荷运动方向（左手四指与负电荷运动方向相反），拇指表示电荷受力方向，故D错误。 故选A。 14．如图所示，是光滑的直角金属导轨，沿竖直方向，沿水平方向，为靠在导轨上的一根金属直棒，b端较a端更靠近O点，金属直棒从静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在上，a端始终在上，直到金属直棒完全落在上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则： （1）确定金属直棒在运动过程中感应电流的方向，并说明判断的理由； （2）确定金属直棒所受磁场力的方向，并说明判断的理由。 【答案】（1）先从b到a，后从a到b；（2）先垂直ab棒斜向左下，后垂直ab棒斜向右上 【详解】（1）（2）当ab棒从图示位置滑到与水平面成45°角前，闭合电路的磁通量在变大，则由楞次定律得闭合电路中的电流是逆时针方向，即电流从b到a，而此时棒受到的安培力的方向垂直ab棒斜向左下；当越过与水平面成45°角时，闭合电路的磁通量开始变小，则由楞次定律得闭合电路中的电流是顺时针方向，即电流从a到b，此时棒受到的安培力的方向垂直ab棒斜向右上。 15．看图回答下列问题： （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？ （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？ （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？ 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）该闭合电路是指EFCD回路；当导体棒CD向右运动时，穿过闭合回路的磁通量向里增加，根据楞次定律，感应电流磁场向外，根据右手定则可知感应电流为逆时针方向； （2）如图所示，根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向反向，即顺时针方向；仅当导体棒CD的运动方向反向时，电流方向也反向，即顺时针方向；当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时，感应电流方向不变，仍为逆时针方向； （3）伸开右手，使磁感线从掌心进入，大拇指指导体棒运动的方向，则四指指向感应电流方向。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $