第37讲 电磁感应现象 楞次定律(高效培优讲义)2027年高考物理一轮复习高效培优系列
2026-10-08
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内容正文:
第37讲 电磁感应现象 楞次定律(培优复习讲义)
参考答案
基础・知识梳理
核心梳理
知识1 磁感应现象的理解和判断
1.(1)BS 投影面积 标量 (2)磁感线
2.(1)磁通量 (2)闭合磁通量发生变化 (3)感应电动势 感应电动势
3.(4)相反 相同
知识2 楞次定律 右手定则的理解及应用
1.(1)阻碍 磁通量
2.(1)磁感线 导线运动 感应电流 (2)切割磁感线
重难・核心突破
重难01 电磁感应现象
【典例突破】 AC
【变式研析】1.B 2.B
重难02 楞次定律的应用
【典例突破】 D
【变式研析】1.AB 2.C
拔高・分层集训
基础演练
1.B 2.D 3.B 4.A 5.C
6.D 7.A 8.B 9.A 10.D
11.B 12.B 13.B 14.B
15.(1)会 (2)向左 (3)BD
能力进阶
1.C 2.B 3.C 4.BC 5.ABC
6.(1)向下插入 (2)有 BC
7.(1)确定电流计指针偏转方向与电流方向的关系 (2)顺时针 (3)垂直纸面向外
(4)感应电流产生的磁场对磁体的运动起阻碍作用,机械能减少,减少的机械能转化为电能。
8.(1)BCD (2)向左偏 向左偏
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第37讲 电磁感应现象 楞次定律(培优复习讲义)
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
基础・知识梳理(专题线索 知识导图 知识梳理)
知识01 电磁感应现象的理解和判断
知识02 楞次定律 右手定则的理解及应用
知识03 楞次定律的推论及应用
重难・核心突破(技法点拨 典例突破 变式研析)
重难01 电磁感应现象
重难02 楞次定律的应用
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.理解电磁感应现象,会用感应电流产生条件判断有无感应电流产生。
2.通过实验理解感应电流方向的判断方法,会用楞次定律及推论判断感应电流方向等问题。
3.能综合应用安培定则、左手定则、楞次定律及其推论解决问题。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
考点01 电磁感应现象(5年9考)
北京卷T12、全国卷T7、江苏卷T10、陕晋青宁卷T3
北京卷T3、1月浙江T15
北京卷T6
考点02 楞次定律的应用 (5年15考)
河南卷T9
贵州卷T10、江西卷T5、北京卷T10、河南卷T5、陕晋青宁卷T6
广东卷T4、江苏卷T10
考情解读
1.考查频次:高考高频考点,选择、实验、计算题均有涉及,多单独出选择题,也常结合法拉第电磁感应定律综合考查。
2.考查要点:电磁感应产生条件,楞次定律的理解与应用,利用楞次定律、右手定则判断感应电流方向,“来拒去留”“增缩减扩” 推论,感应电流产生的磁场方向判断。
3.命题情境:以条形磁铁插入拔出线圈、导轨导体棒切割、线圈进出磁场、变化电流产生磁场等模型为载体,结合图像类问题考查磁通量变化与感应电流的关系。
备考策略
1.吃透本质:抓住楞次定律 “阻碍变化” 的核心,区分 “阻碍” 不是阻止,理清磁通量、原磁场、感应磁场三者逻辑关系。
2.模型归类:整理磁铁插线圈、线框穿磁场、导体棒切割等基础模型,熟练运用右手定则与楞次定律两种判断路径。
3.辨析易错:厘清产生感应电流的条件,区分感应磁场和原磁场,避免混淆右手定则、左手定则的适用场景。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
知识1 电磁感应现象的理解和判断
1.磁通量
(1)公式:Φ= ,S为垂直磁场方向的 ,磁通量为 (选填“标量”或“矢量”)。
(2)物理意义:磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的 条数的多少。
(3)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.电磁感应现象
(1)当穿过闭合导体回路的 发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。
(2)感应电流产生的条件:穿过 导体回路的 。
(3)电磁感应现象产生 ,如果电路闭合,则有感应电流。如果电路不闭合,则只有 而无感应电流。
3.探究影响感应电流方向的因素
(1)实验思路:如图所示,通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量,根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。
(2)实验器材:电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
(3)实验现象
(4)实验结论: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 ;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场的方向 。
知识2 楞次定律 右手定则的理解及应用
1.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 引起感应电流的 的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
楞次定律中“阻碍”的含义
2.右手定则
(1)内容:如图,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 从掌心进入,并使拇指指向 的方向,这时四指所指的方向就是 的方向。
(2)适用情况:导线 产生感应电流。
3.判断感应电流方向的两种方法
(1)用楞次定律判断
(2)用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向。
①掌心——磁感线垂直穿入。
②拇指——指向导体运动的方向。
③四指——指向感应电流的方向。
知识3 楞次定律的推论及应用
1.增反减同(阻碍原磁通量的变化;阻碍原电流的变化)
(1)磁体靠近线圈,B感与B原方向相反。
(2)当I1增大时,环B中的感应电流方向与I1相反;当I1减小时,环B中的感应电流方向与I1相同。
(3)闭合S,B灯先亮,A灯逐渐变亮。
2.来拒去留(阻碍相对运动)
磁体靠近,是斥力;磁体远离,是引力。作用力总是阻碍磁体与圆环相对运动。
3.增缩减扩(适用于单向磁场)
P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移(上移),a、b靠近(远离),使回路面积有缩小(扩大)的趋势。
以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化。
重难・核心突破
重难01 电磁感应现象
【典例突破】(2026·全国卷·高考真题)(多选)利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件,线圈P通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈Q的两端连接到电流表上,线圈P装在线圈Q的里面。下列说法正确的是( )
A.开关闭合瞬间,线圈Q中产生感应电流
B.开关断开瞬间,线圈Q中不产生感应电流
C.开关闭合状态下,快速滑动变阻器滑片,线圈Q中产生感应电流
D.开关闭合状态下,快速滑动变阻器滑片,线圈Q中不产生感应电流
【变式研析】
1.(2026·江苏·高考真题)二代居民身份证位于读卡器的感应区上方时,身份证内的线圈接收到读卡器发射的电磁波获取能量, 从而完成信息交换。下列说法正确的是( )
A.身份证保持不动时,线圈内磁通量不变
B.身份证保持不动时,线圈内有电流产生
C.身份证靠近读卡器越慢,线圈内电流越小
D.身份证靠近读卡器越快,线圈内电流越大
2.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列处于匀强磁场的导体回路中能产生交变电流的是( )
A.甲图中绕轴匀速转动的导体环
B.乙图中绕轴匀速转动的导体框
C.丙图中在固定导轨上匀速运动的导体棒所在回路
D.丁图中匀速运动的导体框
重难02 楞次定律的应用
【典例突破】(2025·北京·高考真题)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,磁铁开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则( )
A.有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动
B.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同
【变式研析】
1.(2026·广东梅州·模拟预测)(多选)某地一次消防演练中,直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起,线框始终保持水平。如图所示,地磁场的竖直向下分量随距离地面高度的增大而减小,当飞机带动线框匀速上升时,则下列说法正确的是( )
A.线框中感应电流方向为
B.线框的四条边有向外扩张的趋势
C.绳索对线框的作用力小于线框的重力
D.飞机悬停时若增加绳索的长度,单条绳索的拉力大小不变
2.某同学将闭合线圈按图示方式放在电子秤上,手握条形磁铁静止在线圈的正上方,此时电子秤的示数为。则当磁铁远离线圈时( )
A.电子秤的示数等于
B.电子秤的示数大于
C.线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)
D.线圈有收缩的趋势
拔高・分层集训
基础演练
1.如图所示,金属圆环放在水平桌面上,当条形磁铁从圆心正上方下落时,可以判定( )
A.圆环中将产生顺时针(俯视)方向的感应电流
B.圆环对桌面的压力将增大
C.圆环有面积增大的趋势
D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
2.在如图所示的条件下,闭合矩形线圈能产生感应电流的是( )
A. B. C. D.
3.如图,金属做成的圆环悬挂在范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与纸面垂直,以下说法正确的是( )
A.圆环1在纸面内左右摆动时,圆环内有电流产生
B.圆环2以悬挂它的悬线为轴转动时,圆环内有电流产生
C.圆环3在纸面内向下运动时,圆环内有电流产生
D.圆环3在纸面内向上运动时,圆环内有电流产生
4.小王同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关,他将一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路,然后将条形磁铁插入或拔出线圈,如图所示。其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。则下列判断正确的是( )
A.图甲磁铁正在向上运动 B.图乙磁铁正在向上运动
C.图丙磁铁正在向上运动 D.图丁磁铁正在向下运动
5.如图所示,一圆形线圈放置在水平桌面上,有一条形磁体在线圈正上方,下列说法正确的是( )
A.条形磁铁靠近线圈时,线圈没有产生电流
B.条形磁铁远离线圈时,线圈没有产生电流
C.条形磁铁靠近线圈时,桌面所受到地面的支持力变大
D.条形磁铁远离线圈时,桌面所受到地面的支持力变大
6.如图所示,螺线管外的导线采用双线绕法,导线中通有恒定电流I.形状相同的木块、铜块和铁块,分别从图中的位置a由静止开始释放,穿过螺线管到达位置b,不计空气阻力.则从位置a到位置b( )
A.木块运动的时间最短 B.铜块运动的时间最短
C.铁块运动的时间最短 D.三者运动的时间相等
7.在磁共振成像(MRI)设备的调试过程中,需用小型闭合校准线圈检测设备内部不同区域的磁场均匀性。设备内部因部件布局差异,存在磁场疏密不同的区域,线圈的电磁信号可辅助校准磁场分布。如图所示,磁场中垂直于纸面方向放置两个相同的闭合导体线圈S1、S2,下列说法正确的是( )
A.穿过线圈S1的磁通量比穿过线圈S2的磁通量大
B.穿过线圈S1的磁通量比穿过线圈S2的磁通量小
C.穿过线圈S1的磁通量和穿过线圈S2的磁通量一样大
D.线圈S1向S2移动过程中,S1中不会产生感应电流
8.如图所示,在竖直悬挂的金属圆环右侧,有一螺线管MN水平放置,两者处于同一轴线上。螺线管下方接有水平方向的平行金属导轨,且导轨所在位置有竖直向上的匀强磁场。现将导体棒ab置于平行导轨上,让其垂直于导轨向右做加速运动。若整个过程中导体棒与导轨接触良好,金属圆环未发生扭转,则描述正确的是( )
A.导体棒中a端电势低于b端电势
B.如果ab棒匀速向右运动,金属环中没有感应电流
C.圆环向右摆动
D.从右侧观察,金属圆环产生顺时针方向的感应电流
9.(2026·甘肃天水·一模)磁单极子是仅有单一磁极(N极或S极)的假想粒子。若一个只有S极的磁单极子(其磁感线与负点电荷的电场线分布类似)自上而下穿过闭合超导线圈,如图所示,则从上向下看,该线圈中的感应电流( )
A.一直沿顺时针方向 B.一直沿逆时针方向
C.先沿顺时针方向后沿逆时针方向 D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向
10.如图所示,光滑绝缘水平桌面上放置金属圆环a、b,圆心均为,若a圆环通有逐渐增大的顺时针电流,则( )
A.b圆环有收缩的趋势
B.b圆环中有顺时针方向的感应电流
C.b圆环产生感应电流的磁场会阻止其磁通量变化
D.a圆环中电流增大得越快,b圆环产生的感应电流越大
11.如图所示,条形磁铁在一矩形线圈的中心上方开始运动,静止在水平桌面上的线圈中产生如图中箭头所示方向的感应电流,则关于磁铁运动方向及桌面受到的压力,下列判断正确的是( )
A.磁铁向上运动,桌面受到的压力减小
B.磁铁向下运动,桌面受到的压力增大
C.磁铁向上运动,桌面受到的压力增大
D.磁铁向下运动,桌面受到的压力减小
12.绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的水平桌面上,如图所示,将磁铁托起到某一高度后由静止释放,磁铁开始上下振动。不计空气阻力。则( )
A.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
B.某时刻线圈对桌面的压力大小可能等于其重力大小
C.振动过程中弹簧和磁铁组成的系统机械能守恒
D.线圈受到安培力的方向与磁铁的运动方向相反
13.(2026·湖南长沙·三模)如图所示的矩形金属线框ABCD中有一垂直纸面向里的匀强磁场,线框平面与磁场垂直。金属杆MN置于金属线框上并与线框构成和两个闭合回路。有两个圆形金属线框和分别置于左、右两个闭合回路围成的区域内,金属杆MN以及圆形金属线框和都与矩形金属线框ABCD共面。现让金属杆MN突然运动,在开始运动的瞬间,下列说法正确的是( )
A.若金属杆MN突然向右运动,线框中感应电流沿顺时针方向,线框面积有缩小趋势
B.若金属杆MN突然向右运动,线框中感应电流沿顺时针方向,线框面积有扩大趋势
C.若金属杆MN突然向左运动,线框中感应电流沿逆时针方向,线框面积有扩大趋势
D.若金属杆MN突然向左运动,线框中感应电流沿逆时针方向,线框面积有缩小趋势
14.(2026·广西南宁·三模)如图所示,长直导线通有竖直向上的恒定电流,有一个矩形线圈始终在导线的右侧,且两者在同一竖直面内。要使线圈产生方向的电流,则下列操作可行的是( )
A.将线圈水平向左平移
B.将线圈水平向右平移
C.将线圈竖直向上平移
D.将线圈竖直向下平移
15.(2026·重庆渝中·模拟预测)落磁实验是研究电磁感应现象的经典实验,某兴趣小组利用如图甲所示装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素, 图甲中灵敏电流计的正中间为零刻度, 电流从 “+” 极流入时,指针向右偏转。
(1)当强磁铁从图甲位置左右运动过程,灵敏电流计的指针________(选填“会”或“不会”) 偏转。
(2)当强磁铁从图甲位置向下靠近线圈,灵敏电流计的指针会________(选填“向左”或“向右”)偏转。
(3)仅将灵敏电流计更换成电流传感器,强磁铁从螺线管上端由静止下落(无桌面阻挡),电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流 i 与时间 t的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是_____。
A.t2 时刻的速度大小等于 t4时刻的速度大小
B.在t1∼t3时间段,强磁铁的加速度小于重力加速度
C.强磁铁穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力先向上后向下
D.在t1∼t5的时间内,强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量
能力进阶
1.如图所示,水平地面(平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,平行于y轴,平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有( )
A.N点与M点的磁感应强度不同
B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变
C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流
D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
2.物理是一门以实验为基础的学科,物理实验是培养学生实践能力和科学思维的重要手段。关于以下实验现象的说法正确的是( )
A.甲图中,法拉第观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场
B.图乙中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转
C.图丙中水平圆环从位置M向位置L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先减小后增大
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
3.如图,过P点的虚线上方存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以P点为轴从图示位置沿顺时针方向匀速转动一周,O为圆环的圆心,OP为圆环的半径。则( )
A.圆环中感应电流始终绕O逆时针流动
B.圆环中感应电流始终绕O顺时针流动
C.OP与虚线平行时圆环中感应电流最大
D.圆环在磁场内且OP与虚线垂直时环中感应电流最大
4.(多选)如图所示,连接平行金属板和(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD和另一闭合回路的一部分GH平行,CD和GH均在纸平面内。金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,金属杆ab在光滑导轨上向右匀速运动,当一束等离子体射入两金属板之间时,关于CD、GH段导线间的相互作用力说法正确的是( )
A.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引
B.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥
C.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引
D.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥
5.(多选)如图所示,置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动
B.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向右运动
C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动
D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向左运动
6.某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中,她选择了一个灵敏电流计G,在没有电流通过灵敏电流计的情况下,电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中,电流计的指针如图甲所示。
(1)为了探究电磁感应规律,该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联,如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是____(填“向上拔出”或“向下插入”)
(2)该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好,A线圈已插入B线圈中,请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向____(选填“有”或者“没有”)关系。她合上开关后,灵敏电流计的指针向右偏了一下,若要使灵敏电流计的指针向左偏转,可采取的操作是____。
A.在A线圈中插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向右滑动 D.变阻器的滑片向左滑动
7.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(1)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图甲(2)所示方式连接电路,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,图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁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)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成___________(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
实验记录表(部分)
操作
N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场B′的方向
__________
(4)该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识。请从能量守恒的角度分析他们的实验结果的正确性:______________。
8.某学习小组同学如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”,螺线管A、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路;螺线管B与电流计构成闭合电路,螺线管B套在螺线管A的外面。
(1)要想使电流计指针发生偏转,下列四种操作中可行的是_________。
A.闭合开关,螺线管A和螺线管B相对静止向上运动
B.闭合开关,螺线管B不动,螺线管A插入或拔出螺线管B
C.闭合开关,螺线管A、B不动,移动滑动变阻器的滑片
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动,闭合或断开开关
(2)利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系,螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后,将条形磁铁N极朝下插入螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针向右偏。
①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”);
②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”)。
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第37讲 电磁感应现象 楞次定律(培优复习讲义)
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重难・核心突破(技法点拨 典例突破 变式研析)
重难01 电磁感应现象
重难02 楞次定律的应用
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.理解电磁感应现象,会用感应电流产生条件判断有无感应电流产生。
2.通过实验理解感应电流方向的判断方法,会用楞次定律及推论判断感应电流方向等问题。
3.能综合应用安培定则、左手定则、楞次定律及其推论解决问题。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
考点01 电磁感应现象(5年9考)
北京卷T12、全国卷T7、江苏卷T10、陕晋青宁卷T3
北京卷T3、1月浙江T15
北京卷T6
考点02 楞次定律的应用 (5年15考)
河南卷T9
贵州卷T10、江西卷T5、北京卷T10、河南卷T5、陕晋青宁卷T6
广东卷T4、江苏卷T10
考情解读
1.考查频次:高考高频考点,选择、实验、计算题均有涉及,多单独出选择题,也常结合法拉第电磁感应定律综合考查。
2.考查要点:电磁感应产生条件,楞次定律的理解与应用,利用楞次定律、右手定则判断感应电流方向,“来拒去留”“增缩减扩” 推论,感应电流产生的磁场方向判断。
3.命题情境:以条形磁铁插入拔出线圈、导轨导体棒切割、线圈进出磁场、变化电流产生磁场等模型为载体,结合图像类问题考查磁通量变化与感应电流的关系。
备考策略
1.吃透本质:抓住楞次定律 “阻碍变化” 的核心,区分 “阻碍” 不是阻止,理清磁通量、原磁场、感应磁场三者逻辑关系。
2.模型归类:整理磁铁插线圈、线框穿磁场、导体棒切割等基础模型,熟练运用右手定则与楞次定律两种判断路径。
3.辨析易错:厘清产生感应电流的条件,区分感应磁场和原磁场,避免混淆右手定则、左手定则的适用场景。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
知识1 电磁感应现象的理解和判断
1.磁通量
(1)公式:Φ= BS ,S为垂直磁场方向的 投影面积 ,磁通量为 标量 (选填“标量”或“矢量”)。
(2)物理意义:磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的 磁感线 条数的多少。
(3)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.电磁感应现象
(1)当穿过闭合导体回路的 磁通量 发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。
(2)感应电流产生的条件:穿过 闭合 导体回路的 磁通量发生变化 。
(3)电磁感应现象产生 感应电动势 ,如果电路闭合,则有感应电流。如果电路不闭合,则只有 感应电动势 而无感应电流。
3.探究影响感应电流方向的因素
(1)实验思路:如图所示,通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量,根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。
(2)实验器材:电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
(3)实验现象
(4)实验结论: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 ;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场的方向 相同 。
知识2 楞次定律 右手定则的理解及应用
1.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)适用范围:一切电磁感应现象。
楞次定律中“阻碍”的含义
2.右手定则
(1)内容:如图,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:导线 切割磁感线 产生感应电流。
3.判断感应电流方向的两种方法
(1)用楞次定律判断
(2)用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向。
①掌心——磁感线垂直穿入。
②拇指——指向导体运动的方向。
③四指——指向感应电流的方向。
知识3 楞次定律的推论及应用
1.增反减同(阻碍原磁通量的变化;阻碍原电流的变化)
(1)磁体靠近线圈,B感与B原方向相反。
(2)当I1增大时,环B中的感应电流方向与I1相反;当I1减小时,环B中的感应电流方向与I1相同。
(3)闭合S,B灯先亮,A灯逐渐变亮。
2.来拒去留(阻碍相对运动)
磁体靠近,是斥力;磁体远离,是引力。作用力总是阻碍磁体与圆环相对运动。
3.增缩减扩(适用于单向磁场)
P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移(上移),a、b靠近(远离),使回路面积有缩小(扩大)的趋势。
以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化。
重难・核心突破
重难01 电磁感应现象
【典例突破】(2026·全国卷·高考真题)(多选)利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件,线圈P通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈Q的两端连接到电流表上,线圈P装在线圈Q的里面。下列说法正确的是( )
A.开关闭合瞬间,线圈Q中产生感应电流
B.开关断开瞬间,线圈Q中不产生感应电流
C.开关闭合状态下,快速滑动变阻器滑片,线圈Q中产生感应电流
D.开关闭合状态下,快速滑动变阻器滑片,线圈Q中不产生感应电流
【答案】AC
【解析】A.开关闭合瞬间,线圈P的电流从无到有,产生的磁场也从无到有,穿过线圈Q的磁通量突然增加,满足感应电流产生条件,Q中会产生感应电流,A正确;
B.开关断开瞬间,线圈P的电流从有到无,产生的磁场也从有到无,穿过线圈Q的磁通量突然减小,Q中会产生感应电流,B错误;
CD.开关闭合状态下,快速滑动变阻器滑片时,滑动变阻器接入电路的阻值快速变化,线圈P的电流随之快速变化,它产生的磁场也发生变化,穿过Q的磁通量随之改变,因此线圈Q中会产生感应电流,C正确,D错误。故选AC。
【变式研析】
1.(2026·江苏·高考真题)二代居民身份证位于读卡器的感应区上方时,身份证内的线圈接收到读卡器发射的电磁波获取能量, 从而完成信息交换。下列说法正确的是( )
A.身份证保持不动时,线圈内磁通量不变
B.身份证保持不动时,线圈内有电流产生
C.身份证靠近读卡器越慢,线圈内电流越小
D.身份证靠近读卡器越快,线圈内电流越大
【答案】B
【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中磁通量发生变化,刷卡机发射的高频电磁波本质是周期性变化的磁场,结合法拉第电磁感应定律分析各选项。
A.身份证放在刷卡机上不动时,刷卡机产生的交变磁场会使穿过身份证内置线圈的磁通量随时间周期性变化,故A错误;
B.由A的分析可知,身份证不动时磁通量持续变化,会产生感应电流,故B正确;
C.根据法拉第电磁感应定律,感应电流大小与磁通量变化率成正比,身份证快速靠近或者快速远离刷卡机过程,由于刷卡机产生的是交变磁场,这两个过程中的磁通量变化率都有可能是减小的,感应电流也可能是减小的,故CD错误。故选B。
2.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列处于匀强磁场的导体回路中能产生交变电流的是( )
A.甲图中绕轴匀速转动的导体环
B.乙图中绕轴匀速转动的导体框
C.丙图中在固定导轨上匀速运动的导体棒所在回路
D.丁图中匀速运动的导体框
【答案】B
【解析】A.甲:导体环绕轴匀速转动,磁通量不改变,不产生交变电流,故A错误;
B.乙:导体框绕轴匀速转动,,周期性变化,产生交变电流,故B正确;
C.丙:导体棒匀速运动,感应电动势,电流恒定,故C错误;
D.丁:导体框匀速运动,不变,无感应电流,故D错误。故选B。
重难02 楞次定律的应用
【典例突破】(2025·北京·高考真题)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,磁铁开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则( )
A.有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动
B.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同
【答案】D
【解析】A.有线圈时,磁铁受到电磁阻尼的作用,振动更快停止,故A错误;
B.根据楞次定律,磁铁靠近线圈时,线圈的磁通量增大,此时线圈有缩小的趋势,故B错误;
C.磁铁离线圈最近时,此时磁铁与线圈的相对速度为零,感应电动势为零,感应电流为零,线圈受到的安培力为零,故C错误;
D.分析可知有无线圈时,根据平衡条件最后磁铁静止后弹簧的伸长量相同,由于磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能为磁铁减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能,故系统损失的机械能相同,故D正确。
故选D。
【变式研析】
1.(2026·广东梅州·模拟预测)(多选)某地一次消防演练中,直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起,线框始终保持水平。如图所示,地磁场的竖直向下分量随距离地面高度的增大而减小,当飞机带动线框匀速上升时,则下列说法正确的是( )
A.线框中感应电流方向为
B.线框的四条边有向外扩张的趋势
C.绳索对线框的作用力小于线框的重力
D.飞机悬停时若增加绳索的长度,单条绳索的拉力大小不变
【答案】AB
【解析】AB.线框保持水平,地磁场竖直向下分量垂直穿过线框。由磁通量定义得,方向竖直向下。题给随高度增大而减小,飞机带动线框匀速上升时,向下的磁通量减小。由楞次定律,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化,故感应磁场方向竖直向下。俯视时沿绕行为顺时针,由右手螺旋定则,该绕向产生的磁场竖直向下,因此感应电流方向为。磁通量因减小而减小,感应电流的效果要阻碍磁通量减小,线框面积有增大趋势,四条边有向外扩张的趋势,故AB正确;
C.线框匀速上升,加速度为零。由前述,向下磁通量减小,楞次定律要求感应电流阻碍这一变化,即阻碍线框向上进入磁场更弱的区域,故磁场对线框有竖直向下的作用力。由牛顿第一定律得,竖直方向绳索作用力向上,重力与磁场力均向下,故绳索对线框的作用力大于重力,故C错误;
D.飞机悬停时线框静止,磁通量不变,无感应电流。四根相同绝缘绳索交于一点,线框保持水平,各顶点到悬挂点的水平距离不变。增加绳长后,绳与竖直方向夹角变小。由共点力平衡,四根绳在竖直方向共同平衡线框重力,绳更接近竖直后,要平衡同一重力只需较小的拉力,故单根绳索拉力变小,故D错误。
故选AB。
2.某同学将闭合线圈按图示方式放在电子秤上,手握条形磁铁静止在线圈的正上方,此时电子秤的示数为。则当磁铁远离线圈时( )
A.电子秤的示数等于
B.电子秤的示数大于
C.线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)
D.线圈有收缩的趋势
【答案】C
【解析】C.将磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量向上减少,根据楞次定律和安培定则可判断,线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视),故C正确;
AB.根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,线圈与磁铁相互吸引,导致电子秤的示数小于,故AB错误;。
D.根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,线圈有扩张的趋势,故D错误。故选C。
拔高・分层集训
基础演练
1.如图所示,金属圆环放在水平桌面上,当条形磁铁从圆心正上方下落时,可以判定( )
A.圆环中将产生顺时针(俯视)方向的感应电流
B.圆环对桌面的压力将增大
C.圆环有面积增大的趋势
D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
【答案】B
【解析】A.因为条形磁铁极性不明,只知道磁通量在增大,故无法确定感应电流的方向,故A错误;
BD.条形磁铁下落时磁通量增大,故在金属圆环中会产生与条形磁铁磁场方向相反的磁场,二者互相排斥,故环对桌面的压力将增大,同时磁铁受到向上的作用力,也就是“来拒去留”,故B正确,D错误;
C.因为磁通量在增大,根据楞次定律,圆环需要缩小面积才能阻碍磁通量的增大,也就是“增缩减扩”,故C错误。
故选B。
2.在如图所示的条件下,闭合矩形线圈能产生感应电流的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.线圈平行于磁感线转动,且在转动中穿过线圈的磁通量始终为零,不会产生感应电流,故A错误;
B.线圈平行于磁感线运动,穿过的磁通量始终为零,也不会产生感应电流,故B错误;
C.线圈在垂直磁场平面上转动,因穿过的磁通量始终恒定没有变化,因此也不会产生感应电流,故C错误;
D.线圈绕轴转动,导致磁通量不断发生变化,因此线框产生感应电流,故D正确。
故选D。
3.如图,金属做成的圆环悬挂在范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与纸面垂直,以下说法正确的是( )
A.圆环1在纸面内左右摆动时,圆环内有电流产生
B.圆环2以悬挂它的悬线为轴转动时,圆环内有电流产生
C.圆环3在纸面内向下运动时,圆环内有电流产生
D.圆环3在纸面内向上运动时,圆环内有电流产生
【答案】B
【解析】A.闭合圆环只有在穿过它的磁通量变化时才产生感应电流。圆环1在纸面内左右摆动,环面朝向和面积均不变,又始终处于匀强磁场中,磁通量不变,没有感应电流产生,故A错误;
B.圆环2绕悬线转动时,环面与磁场方向的夹角改变,穿过圆环的磁通量随之变化,圆环内有电流产生,故B正确;
CD.圆环3在纸面内向上或向下运动,都只改变圆环的位置,环面朝向和面积不变,穿过圆环的磁通量不变,圆环内没有电流产生,故CD错误。
故选B。
4.小王同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关,他将一灵敏电流计与一个线圈相连构成闭合电路,然后将条形磁铁插入或拔出线圈,如图所示。其中线圈中所标箭头方向为感应电流方向。则下列判断正确的是( )
A.图甲磁铁正在向上运动 B.图乙磁铁正在向上运动
C.图丙磁铁正在向上运动 D.图丁磁铁正在向下运动
【答案】A
【解析】A.磁铁下端为N极,穿过线圈的原磁场方向向下;根据感应电流方向,由安培定则得感应磁场方向向下。
根据楞次定律"增反减同",感应磁场与原磁场同向,说明原磁通量减小,磁铁远离线圈,即磁铁正在向上运动,故A正确;
B. 磁铁下端为N极,原磁场方向向下;根据感应电流方向得感应磁场方向向上。
感应磁场与原磁场反向,说明原磁通量增加,磁铁靠近线圈,即磁铁正在向下运动,故B错误;
C.磁铁下端为S极,原磁场方向向上;根据感应电流方向得感应磁场方向向下。
感应磁场与原磁场反向,说明原磁通量增加,磁铁靠近线圈,即磁铁正在向下运动,故C错误;
D.磁铁下端为S极,原磁场方向向上;根据感应电流方向得感应磁场方向向上。
感应磁场与原磁场同向,说明原磁通量减小,磁铁远离线圈,即磁铁正在向上运动,故D错误。
故选 A。
5.如图所示,一圆形线圈放置在水平桌面上,有一条形磁体在线圈正上方,下列说法正确的是( )
A.条形磁铁靠近线圈时,线圈没有产生电流
B.条形磁铁远离线圈时,线圈没有产生电流
C.条形磁铁靠近线圈时,桌面所受到地面的支持力变大
D.条形磁铁远离线圈时,桌面所受到地面的支持力变大
【答案】C
【解析】AB.当条形磁铁靠近或远离线圈时,穿过线圈的磁通量发生变化,由于线圈闭合,因此会产生感应电流,故AB错误;
C.当条形磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律的推论“来拒去留”,线圈与磁铁之间产生排斥力。磁铁对线圈有向下的排斥力,对线圈与桌面整体受力分析可知,地面对整体的支持力
所以支持力大于整体的重力,即支持力变大,故C正确;
D.当条形磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律的推论“来拒去留”,线圈与磁铁之间产生吸引力。磁铁对线圈有向上的吸引力 ,对线圈与桌面整体受力分析可知,地面对整体的支持力
所以支持力小于整体的重力,即支持力变小,故D错误。
故选C。
6.如图所示,螺线管外的导线采用双线绕法,导线中通有恒定电流I.形状相同的木块、铜块和铁块,分别从图中的位置a由静止开始释放,穿过螺线管到达位置b,不计空气阻力.则从位置a到位置b( )
A.木块运动的时间最短 B.铜块运动的时间最短
C.铁块运动的时间最短 D.三者运动的时间相等
【答案】D
【解析】双线绕法得到的两个线圈通电时,由安培定则知,两线圈的磁场等值反向相互抵消,合磁场为零。当木块、铜块和铁块下落时,螺线管对三者没有作用力,下落过程中物块只受重力,做自由落体运动,根据可知,三者运动时间相等。
故选D。
7.在磁共振成像(MRI)设备的调试过程中,需用小型闭合校准线圈检测设备内部不同区域的磁场均匀性。设备内部因部件布局差异,存在磁场疏密不同的区域,线圈的电磁信号可辅助校准磁场分布。如图所示,磁场中垂直于纸面方向放置两个相同的闭合导体线圈S1、S2,下列说法正确的是( )
A.穿过线圈S1的磁通量比穿过线圈S2的磁通量大
B.穿过线圈S1的磁通量比穿过线圈S2的磁通量小
C.穿过线圈S1的磁通量和穿过线圈S2的磁通量一样大
D.线圈S1向S2移动过程中,S1中不会产生感应电流
【答案】A
【解析】根据磁通量所指为垂直穿过线圈面积的磁感线的条数,由题图可知由于穿过线圈的磁感线条数比穿过线圈的多,所以,穿过线圈的磁通量比穿过线圈的磁通量大,则线圈向移动过程中,穿过闭合线圈的磁通量发生变化,根据法拉第电磁感应定律可知中将会产生感应电流。
故选A。
8.如图所示,在竖直悬挂的金属圆环右侧,有一螺线管MN水平放置,两者处于同一轴线上。螺线管下方接有水平方向的平行金属导轨,且导轨所在位置有竖直向上的匀强磁场。现将导体棒ab置于平行导轨上,让其垂直于导轨向右做加速运动。若整个过程中导体棒与导轨接触良好,金属圆环未发生扭转,则描述正确的是( )
A.导体棒中a端电势低于b端电势
B.如果ab棒匀速向右运动,金属环中没有感应电流
C.圆环向右摆动
D.从右侧观察,金属圆环产生顺时针方向的感应电流
【答案】B
【解析】A.由右手定则可知,导体棒ab向右运动时,a端电势高于b端,故A错误;
B.导体棒ab向右匀速运动时,电流恒定,圆环的磁通量不变化,没有感应电流,故B正确;
C.根据金属圆环和螺线管中的电流方向,金属圆环的右侧等效为磁铁的N极,螺线管的M端等效为磁铁的N极,所以金属圆环向左摆动,故C错误;
D.穿过金属圆环的磁感线向左,当ab向右做加速运动,感应电动势增大,则感应电流增大,螺线管产生的磁场增强,穿过金属圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,从右侧观察,金属圆环产生逆时针方向的感应电流,故D错误。
故选B。
9.(2026·甘肃天水·一模)磁单极子是仅有单一磁极(N极或S极)的假想粒子。若一个只有S极的磁单极子(其磁感线与负点电荷的电场线分布类似)自上而下穿过闭合超导线圈,如图所示,则从上向下看,该线圈中的感应电流( )
A.一直沿顺时针方向 B.一直沿逆时针方向
C.先沿顺时针方向后沿逆时针方向 D.先沿逆时针方向后沿顺时针方向
【答案】A
【解析】只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈时,穿过线圈的磁通量先向上增加,后向下减小,根据楞次定律“增反减同”可知,从上向下看线圈中产生顺时针方向的持续流动的感应电流。
故选A。
10.如图所示,光滑绝缘水平桌面上放置金属圆环a、b,圆心均为,若a圆环通有逐渐增大的顺时针电流,则( )
A.b圆环有收缩的趋势
B.b圆环中有顺时针方向的感应电流
C.b圆环产生感应电流的磁场会阻止其磁通量变化
D.a圆环中电流增大得越快,b圆环产生的感应电流越大
【答案】D
【解析】A.a圆环中电流增大时,根据楞次定律的推论,b圆环需要通过面积增加来阻碍磁通量变大,则b圆环有扩张趋势,故A错误;
B.b圆环有扩张趋势,说明受到了a圆环施加的排斥力作用,根据同向电流互相吸引、反向电流互相排斥的结论,b圆环中有与a圆环反向的逆时针方向的感应电流,故B错误;
C.楞次定律表明感应电流磁场阻碍磁通量变化,而不是阻止磁通量变化,故C错误;
D.a圆环中电流增大得越快,其产生的磁场变化得越快,则b圆环的磁通量变化得越快,根据法拉第电磁感应定律,b圆环产生的感应电动势越大,从而感应电流越大,故D正确。
故选D。
11.如图所示,条形磁铁在一矩形线圈的中心上方开始运动,静止在水平桌面上的线圈中产生如图中箭头所示方向的感应电流,则关于磁铁运动方向及桌面受到的压力,下列判断正确的是( )
A.磁铁向上运动,桌面受到的压力减小
B.磁铁向下运动,桌面受到的压力增大
C.磁铁向上运动,桌面受到的压力增大
D.磁铁向下运动,桌面受到的压力减小
【答案】B
【解析】从题图可以看出磁铁提供的穿过线圈的原磁场方向向下,由安培定则可知线圈中感应电流激发的感应磁场方向向上,即两个磁场的方向相反,则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量在增加,磁铁向下运动;根据楞次定律推论,桌面受到的压力变大。
故选B。
12.绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的水平桌面上,如图所示,将磁铁托起到某一高度后由静止释放,磁铁开始上下振动。不计空气阻力。则( )
A.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
B.某时刻线圈对桌面的压力大小可能等于其重力大小
C.振动过程中弹簧和磁铁组成的系统机械能守恒
D.线圈受到安培力的方向与磁铁的运动方向相反
【答案】B
【解析】A.当磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律的推论“增缩减扩”,线圈有收缩的趋势以阻碍磁通量的增加,故A错误;
B.当磁铁运动到最高点或最低点时,磁铁的速度为零,此时穿过线圈的磁通量变化率为零,感应电流为零,线圈不受安培力作用,此时线圈在竖直方向上只受重力和桌面的支持力,由平衡条件可知,支持力与重力等大、反向。
根据牛顿第三定律可知,线圈对桌面的压力大小,故B正确;
C.在磁铁振动过程中,穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,线圈发热消耗电能,根据能量守恒定律,这部分电能是由弹簧和磁铁组成的系统的机械能转化而来的,所以系统的机械能逐渐减小,故C错误;
D.根据楞次定律的推论“来拒去留”,当磁铁向下运动靠近线圈时,线圈对磁铁有向上的斥力,根据牛顿第三定律,磁铁对线圈有向下的安培力,此时安培力方向与磁铁运动方向相同;
当磁铁向上运动远离线圈时,线圈对磁铁有向下的引力,磁铁对线圈有向上的安培力,此时安培力方向与磁铁运动方向相同,故D错误。
故选B。
13.(2026·湖南长沙·三模)如图所示的矩形金属线框ABCD中有一垂直纸面向里的匀强磁场,线框平面与磁场垂直。金属杆MN置于金属线框上并与线框构成和两个闭合回路。有两个圆形金属线框和分别置于左、右两个闭合回路围成的区域内,金属杆MN以及圆形金属线框和都与矩形金属线框ABCD共面。现让金属杆MN突然运动,在开始运动的瞬间,下列说法正确的是( )
A.若金属杆MN突然向右运动,线框中感应电流沿顺时针方向,线框面积有缩小趋势
B.若金属杆MN突然向右运动,线框中感应电流沿顺时针方向,线框面积有扩大趋势
C.若金属杆MN突然向左运动,线框中感应电流沿逆时针方向,线框面积有扩大趋势
D.若金属杆MN突然向左运动,线框中感应电流沿逆时针方向,线框面积有缩小趋势
【答案】B
【解析】AB.若金属杆MN突然向右运动,金属杆MN产生的感应电动势在两回路中会产生感应电流,根据右手定则可知回路中的感应电流方向为逆时针方向,而回路中的感应电流方向为顺时针方向,根据安培定则可知,回路中的感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,从而使这个回路的磁通量减小,根据楞次定律可知圆形金属线框中的感应电流方向为顺时针方向,为阻碍磁通量的减小,线框的面积有增大的趋势;根据安培定则可知,回路中的感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向里,从而使这个回路的磁通量增大,根据楞次定律可知圆形金属线框中的感应电流方向为逆时针方向,为阻碍磁通量的增大,线框的面积有缩小的趋势。故A错误,B正确;
CD.若金属杆MN突然向左运动,金属棒MN产生的感应电动势在两回路中会产生感应电流,根据右手定则可知回路中的感应电流方向为顺时针方向,而回路中的感应电流方向为逆时针方向,根据安培定则可知,回路中的感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向里,从而使这个回路的磁通量增大,根据楞次定律可知圆形金属线框中的感应电流方向为逆时针方向,为阻碍磁通量的增大,线框的面积有缩小的趋势;根据安培定则可知,回路中的感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,从而使这个回路的磁通量减小,根据楞次定律可知圆形金属线框中的感应电流方向为顺时针方向,为阻碍磁通量的减小,线框的面积有扩大的趋势,故CD错误。
故选B。
14.(2026·广西南宁·三模)如图所示,长直导线通有竖直向上的恒定电流,有一个矩形线圈始终在导线的右侧,且两者在同一竖直面内。要使线圈产生方向的电流,则下列操作可行的是( )
A.将线圈水平向左平移
B.将线圈水平向右平移
C.将线圈竖直向上平移
D.将线圈竖直向下平移
【答案】B
【解析】根据安培定则,通电直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里,且离导线越远磁场越弱。题目要求线圈产生方向的电流,即顺时针方向的感应电流。根据安培定则,顺时针感应电流产生的感应磁场方向垂直纸面向里。根据楞次定律,感应磁场方向与原磁场方向相同,说明穿过线圈的原磁通量正在减小。
A.将线圈水平向左平移,线圈靠近导线,磁感应强度增强,穿过线圈的磁通量增大,故A错误;
B.将线圈水平向右平移,线圈远离导线,磁感应强度减弱,穿过线圈的磁通量减小,故B正确;
CD.将线圈竖直向上或向下平移,线圈与导线的距离不变,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,故CD错误。
故选B。
15.(2026·重庆渝中·模拟预测)落磁实验是研究电磁感应现象的经典实验,某兴趣小组利用如图甲所示装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素, 图甲中灵敏电流计的正中间为零刻度, 电流从 “+” 极流入时,指针向右偏转。
(1)当强磁铁从图甲位置左右运动过程,灵敏电流计的指针________(选填“会”或“不会”) 偏转。
(2)当强磁铁从图甲位置向下靠近线圈,灵敏电流计的指针会________(选填“向左”或“向右”)偏转。
(3)仅将灵敏电流计更换成电流传感器,强磁铁从螺线管上端由静止下落(无桌面阻挡),电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流 i 与时间 t的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是_____。
A.t2 时刻的速度大小等于 t4时刻的速度大小
B.在t1∼t3时间段,强磁铁的加速度小于重力加速度
C.强磁铁穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力先向上后向下
D.在t1∼t5的时间内,强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量
【答案】(1)会 (2)向左 (3)BD
【解析】(1)感应电流产生的条件是闭合回路的磁通量发生变化。强磁铁左右运动时,穿过闭合线圈的磁通量会发生变化,电路产生感应电流,因此灵敏电流计指针会偏转。
(2)强磁铁N极向下靠近线圈,穿过线圈向下的磁通量增加。根据楞次定律,感应电流的磁场方向向上,阻碍磁通量增加;结合安培定则和电路接线可判断,电流从灵敏电流计的“-”极流入,题目规定电流从“+”极流入时指针向右偏转,因此指针向左偏转。
(3)A.是磁铁进入线圈过程电流峰值对应时刻,是离开线圈过程电流峰值对应时刻,磁铁一直向下加速下落,时刻位置更靠下,速度大于时刻速度,故A错误;
B.是磁铁进入线圈的过程,穿过线圈的磁通量持续变化,一直存在感应电流,安培力阻碍磁铁下落、方向向上,因此加速度,故B正确;
C.根据楞次定律“来拒去留”,磁铁进入和离开线圈时,安培力都阻碍相对运动,因此受到线圈的作用力始终向上,故C错误;
D.根据能量守恒,磁铁下落过程中,重力势能的减少量一部分转化为线圈的焦耳热,另一部分转化为磁铁的动能,因此重力势能的减少量大于动能的增加量,故D正确。
故选BD。
能力进阶
1.如图所示,水平地面(平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,平行于y轴,平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有( )
A.N点与M点的磁感应强度不同
B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变
C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流
D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
【答案】C
【解析】A.依题意,M、N两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同,根据右手螺旋定则可知,通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等,方向相同,故A错误;
B.根据右手螺旋定则,线圈在P点时,磁感线穿进与穿出在线圈中对称,磁通量为零;在向N点平移过程中,磁感线穿进与穿出线圈不再对称,线圈的磁通量会发生变化,故B错误;
C.根据右手螺旋定则,线圈从P点竖直向上运动过程中,磁感线穿进与穿出线圈对称,线圈的磁通量始终为零,没有发生变化,线圈无感应电流,故C正确;
D.线圈从P点到M点与从P点到N点,线圈的磁通量变化量相同,依题意P点到M点所用时间较从P点到N点时间长,根据法拉第电磁感应定律,则两次的感应电动势不相等,故D错误。
故选C。
2.物理是一门以实验为基础的学科,物理实验是培养学生实践能力和科学思维的重要手段。关于以下实验现象的说法正确的是( )
A.甲图中,法拉第观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场
B.图乙中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转
C.图丙中水平圆环从位置M向位置L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先减小后增大
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
【答案】B
【解析】A.甲图中,奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场,故A错误;
B.图乙中闭合开关S瞬间,穿过线圈P的磁通量发生变化,线圈P回路中会产生感应电流,所以与线圈P连接的电流计的指针会偏转,故B正确;
C.圆环从M运动至磁铁中段的过程中,穿过圆环的磁感线包含了所有的内部向上的磁感线及部分外部向下的磁感线,内外磁感线相互抵消,因此越到中间外部磁感线越少,故本过程穿过圆环的磁通量仍然是增加的。同理可知,圆环从磁铁中段运动至L的过程中,穿过圆环的磁通量一直减小。故圆环从M运动至L的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小,故C错误;
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,由于线圈不是闭合回路,所以线圈中不会产生感应电流,故D错误。
故选 B。
3.如图,过P点的虚线上方存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以P点为轴从图示位置沿顺时针方向匀速转动一周,O为圆环的圆心,OP为圆环的半径。则( )
A.圆环中感应电流始终绕O逆时针流动
B.圆环中感应电流始终绕O顺时针流动
C.OP与虚线平行时圆环中感应电流最大
D.圆环在磁场内且OP与虚线垂直时环中感应电流最大
【答案】C
【解析】AB.圆环从图示位置开始转动一周的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小,感应电流的方向会发生变化,不可能始终沿某一方向流动,故AB错误;
C.当与虚线平行时,圆环中处于磁场内的部分圆弧在切割磁感线,此时圆环与虚线交点之间的弧对应的弦为直径,该直径两端点的速度方向均与直径垂直,切割磁感线的有效长度最大,感应电动势最大,故感应电流最大,故C正确;
D.当与虚线垂直时,圆环完全位于虚线一侧(全部在磁场内或全部在磁场外),此时穿过圆环的磁通量达到最大值(或最小值),磁通量变化率为零,感应电流为零,不可能最大,故D错误。故选C。
4.(多选)如图所示,连接平行金属板和(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD和另一闭合回路的一部分GH平行,CD和GH均在纸平面内。金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,金属杆ab在光滑导轨上向右匀速运动,当一束等离子体射入两金属板之间时,关于CD、GH段导线间的相互作用力说法正确的是( )
A.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引
B.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥
C.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引
D.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥
【答案】BC
【解析】AB.根据右手定则可知,电路中的电流的方向从G到H,当等离子体从右方射入时,由左手定则知电容器的下极板带正电,上极板带负电,电流的方向为由D到C, CD中的电流方向与GH中的电流方向相反,两导线相互排斥,故A错误,B正确;
CD.等离子体从左方射入时,由左手定则知电容器的上极板带正电,下极板带负电,CD中的电流方向为由C到D,CD中的电流方向与GH中的电流方向相同, 两导线相互吸引,故C正确,D错误。故选BC。
5.(多选)如图所示,置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动
B.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向右运动
C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动
D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向左运动
【答案】ABC
【解析】由右手定则可知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强,由楞次定律可知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则可知,ab棒中感应电流方向由a→b,由左手定则可知,ab棒受的安培力方向向左,ab棒将向左运动;同理,若圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向右运动;圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动,故选ABC。
6.某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中,她选择了一个灵敏电流计G,在没有电流通过灵敏电流计的情况下,电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中,电流计的指针如图甲所示。
(1)为了探究电磁感应规律,该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联,如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是____(填“向上拔出”或“向下插入”)
(2)该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好,A线圈已插入B线圈中,请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向____(选填“有”或者“没有”)关系。她合上开关后,灵敏电流计的指针向右偏了一下,若要使灵敏电流计的指针向左偏转,可采取的操作是____。
A.在A线圈中插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向右滑动 D.变阻器的滑片向左滑动
【答案】(1)向下插入 (2)有 BC
【解析】(1)根据图甲可知,电流从灵敏电流计的左接线柱流入,指针往左偏。图乙电流计的指针也往左偏,则由安培定则可知,螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下;已知条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上,可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,则根据楞次定律“增反减同”可知穿过线圈的原磁通量增加,所以条形磁铁向下插入线圈。
(2)[1] 由右手螺旋定则可知,用右手握住螺线管,四指的方向和电流方向相同,大拇指指的方向为螺线管N极的方向,螺线管B中导线的绕向不同,则右手握住螺线管的方式不同,故灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向有关。
[2] 合上开关后,灵敏电流计的指针向右偏了,说明B线圈中磁通量增加时,电流计指针右偏;现在要使灵敏电流计的指针向左偏转,因此穿过B线圈的磁通量应该减小。
A.在A线圈中插入铁芯,穿过B线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间线圈B中的电流方向相同,所以灵敏电流计指针右偏,故A错误;
B.拔出A线圈,则穿过B线圈的磁通量应该减小,根据楞次定律可知,线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相反,所以灵敏电流计左偏,故B正确;
C.由图丙可知,变阻器的滑片向右滑动,电路中的电流减小,线圈A的磁感应强度减小,穿过线圈B的磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反,所以灵敏电流计左偏,故C正确;
D.由图丙可知,变阻器的滑片向左滑动,电路中的电流增大,线圈A的磁感应强度增大,穿过线圈B的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相同,所以灵敏电流计右偏,故D错误。
故选BC。
7.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(1)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图甲(2)所示方式连接电路,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,图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁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)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成___________(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
实验记录表(部分)
操作
N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场B′的方向
__________
(4)该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识。请从能量守恒的角度分析他们的实验结果的正确性:______________。
【答案】(1)确定电流计指针偏转方向与电流方向的关系 (2)顺时针 (3)垂直纸面向外
(4)感应电流产生的磁场对磁体的运动起阻碍作用,机械能减少,减少的机械能转化为电能。
【解析】(1)由题意可知,电流从电流计左边进时,指针左偏,右边进时,指针右偏,本实验目的是探究感应电流的方向,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,说明电流从电流计的右边(正接线柱)流入,则说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向;
(3)由题意可知,感应电流的方向为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向垂直纸面向外;
(4)由题意可知,理解楞次定律,从能量角度分析:感应电流产生的磁场对磁体的运动起阻碍作用,机械能减少,减少的机械能转化为电能。
8.某学习小组同学如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”,螺线管A、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路;螺线管B与电流计构成闭合电路,螺线管B套在螺线管A的外面。
(1)要想使电流计指针发生偏转,下列四种操作中可行的是_________。
A.闭合开关,螺线管A和螺线管B相对静止向上运动
B.闭合开关,螺线管B不动,螺线管A插入或拔出螺线管B
C.闭合开关,螺线管A、B不动,移动滑动变阻器的滑片
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动,闭合或断开开关
(2)利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系,螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后,将条形磁铁N极朝下插入螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针向右偏。
①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”);
②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”)。
【答案】(1)BCD (2)向左偏 向左偏
【解析】(1)A.闭合开关,螺线管A和螺线管B相对静止向上运动,则穿过螺线管B的磁通量不变,线圈B不会产生感应电流,电流计指针不偏转,故A错误;
B.闭合开关,螺线管B不动,螺线管A相当于电磁铁,螺线管A插入或拔出螺线管B,则穿过螺线管B的磁通量发生变化,线圈B会产生感应电流,电流计指针偏转,故B正确;
C.闭合开关,螺线管A、B不动,移动滑动变阻器的滑片使螺线管A的电流发生变化,产生的磁场发生变化,则穿过螺线管B的磁通量发生变化,线圈B会产生感应电流,电流计指针偏转,故C正确;
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动,闭合或断开开关瞬间使螺线管A的电流发生变化,产生的磁场变化,则穿过螺线管B的磁通量发生变化,线圈B会产生感应电流,电流计指针偏转,故D正确。
故选BCD。
(2)[1]将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B,穿过螺线管B的磁通量变化与插入时的磁通量变化相反,则产生的感应电流方向相反,观察到灵敏电流计G的指针向左偏。
[2]将条形磁铁S极朝下插入螺线管B,穿过螺线管B的磁场方向与N极朝下插入的磁场方向相反,则产生的感应电流的方向相反,观察到灵敏电流计G的指针向左偏。
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