6.1 楞次定律（分层作业）物理沪科版选择性必修第二册

6.1 楞次定律（解析版） 目　录 2 一、楞次定律与感应电流方向的判断 2 二、磁铁与线圈的相对运动 4 三、线框与圆环的收缩与扩张趋势 8 四、通电导线周围的感应现象 11 五、探究影响感应电流方向的因素 14 18 一、楞次定律与感应电流方向的判断 1．（24-25高二下·上海·期中）1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事实后，将实验结论用一句话巧妙地表达为：____________________的磁场总是要阻碍引起感应电流的__________，这就是楞次定律，是电磁学中的一个重要定律。 【答案】 感应电流 磁通量变化 【详解】[1][2]根据楞次定律的概念可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化。 2．（23-24高二下·上海浦东新·阶段检测）楞次定律是______定律的必然结果，在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是______条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 【答案】 能量守恒 阻碍 【详解】[1]楞次定律是能量守恒定律的必然结果。 [2]在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是阻碍条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 3．（23-24高二上·上海黄浦·阶段检测）下列规律或方法中描述电磁感应现象的是（　　） A．右手螺旋定则 B．楞次定律 C．左手定则 D．欧姆定律 【答案】B 【详解】A．右手螺旋定则是判断通电导线的磁场方向或根据磁场方向判断电流方向，故A不符合题意； B．楞次定律是判断变化的磁场产生感应电流的方向，故B符合题意； C．左手定则是判断安培力或洛伦兹力的方向，故C不符合题意； D．欧姆定律是导体电流、电压、电阻三者之间的计算关系，故D不符合题意。 故选B。 4．（21-22高二下·上海·期中）如图，边长为l的正方形金属线框，以一定的速度进入磁感应强度为B的匀强磁场，线框平面始终与磁场方向垂直。当线框恰好有一半进入磁场时，产生的感应电流方向为（　　） A．逆时针 B．顺时针 C．没有电流 D．无法确定 【答案】A 【详解】当线框恰好有一半进入磁场时，可知穿过线框的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，根据安培定则可知，产生的感应电流方向为逆时针。 故选A。 5．（22-23高二下·上海·期中）如图，水平面上有一固定的U形金属框架，竖直向下的匀强磁场穿过框架，要使框架上的金属杆ab产生由a到b的电流，则杆ab（　　） A．向右移动 B．向左移动 C．左右移动 D．不动 【答案】B 【详解】根据右手定则可知，当杆ab向左移动时，金属杆ab产生由a到b的电流。 故选B。 6．（20-21高三下·上海虹口·期中）如图，一个条形磁铁从线圈上方很远处开始向下穿过一环形线圈，t1表示磁铁中部与线圈共面的时刻，则（　　） A．t1时刻线圈中无感应电流 B．t1时刻穿过线圈的磁通量为零 C．由上向下观察，线圈中的感应电流始终沿顺时针方向 D．由上向下观察，线圈中的感应电流始终沿逆时针方向 【答案】A 【详解】CD．当条形磁铁的S极从远处向线圈靠近的过程中，穿过线圈的磁通量向上增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向下，再由安培定则可判断感应电流的方向由上向下观察为顺时针；当条形磁铁的中央穿过线圈继续向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量减少但方向未变，根据楞次定律可判断感应电流的方向由上向下观察为逆时针，选项CD错误； AB．因为感应电流方向不能突变，故感应电流为零时穿过线圈的磁通量最大，即条形磁铁中部与线圈共面的t1时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电流，选项A正确，B错误； 故选A。 二、磁铁与线圈的相对运动 7．（25-26高二下·上海浦东新·期中）如图所示，条形磁铁由静止开始竖直下落穿过保持静止的闭合线圈，关于这一过程下列说法中正确的是（　　） A．条形磁铁做自由落体运动 B．闭合线圈受到的磁场力始终向下 C．闭合线圈的能量减少 D．条形磁铁和线圈的总机械能守恒 【答案】B 【详解】AB．条形磁铁下落穿过线圈的过程中，根据楞次定律“来拒去留”可知，条形磁铁始终受到向上的磁场力，闭合线圈始终受到向下的磁场力，则条形磁铁加速度小于g，不是做自由落体运动，A错误，B正确；     CD．因磁铁穿过线圈的过程中有电能产生，使闭合线圈的能量增加，因消耗机械能，可知条形磁铁和线圈的总机械能减小，CD错误。 故选B。 8．如图所示，甲、乙都是铝环，甲环是闭合的，乙环是断开的。横梁可以绕中间的支点转动。用磁铁的任一极去靠近或远离铝环，发生的现象是 （1）磁铁N极靠近甲环的过程中，甲环将___________（选填“靠近”“远离”“不动”） （2）磁铁S极从乙环移开的过程中，乙环将___________（选填“靠近”“远离”“不动”） 【答案】 远离 不动 【详解】（1）[1]因为甲环是闭合的铝环，所以磁铁N极靠近甲环的过程中，铝环中产生感应电流，由楞次定律知，甲环会远离磁铁。 （2）[2]因为乙环是断开的铝环，则磁铁S极从乙环移开的过程中，乙环中不会产生感应电流，则乙环将静止不动。 9．（2023·上海黄浦·一模）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（   ）    A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒 B．该实验现象不符合能量守恒定律 C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长 D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流 【答案】D 【详解】AB．由楞次定律，线圈中产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力，时而体现斥力，导致电流做功，从而使系统的机械能转化为内能，导致磁铁和弹簧组成的系统的机械能减少，但这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，AB错误； C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，C错误； D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·上海徐汇·阶段检测）如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况） 【答案】 水平向左 先变大，后变小 【详解】[1][2]小球从a位置出发摆到最低点b的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向上，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右下，所以磁铁对地面的压力大于磁铁受到的重力，同时受到向左的静摩擦力；小球在b点运动的方向与磁场的方向平行，不产生感应电流，所以小球经过b点时磁铁对地面的压力大小等于磁铁的重力；小球从最低点b运动到右侧最高点c的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向左下方，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右上，所以磁铁对地面的压力小于磁铁受到的重力，同时受到水平向左的静摩擦力，小球到达右侧最高点时感应电流为零，所以磁铁对地面的压力大小也等于重力。可知小球从a位置出发摆到右侧最高点c的过程中，磁铁对地面的压力大小先变大，后变小，磁铁所受的摩擦力方向始终水平向左。 11．如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环，现将磁铁从A处由静止释放，经过B处到达最低处D，再经过C处摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．磁铁在A、E两处的重力势能相等 B．磁铁从D处运动到E处的过程中，圆环对桌面的压力大于圆环受到的重力 C．磁铁从A处摆到E处的过程中，圆环在B处和C处受到的摩擦力方向都是水平向右 D．磁铁从A处运动到D处的过程中，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流 【答案】C 【详解】A．由于有部分机械能转化为电能，故磁铁在A处的重力势能大于在E处的重力势能，故A错误。 B．磁铁从D处运动到E处的过程中，圆环中磁通量向下减少，根据楞次定律可知，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流，圆环与磁铁间相互吸引，圆环对桌面的压力小于圆环受到的重力，故B错误； C．磁铁从A处摆到E处的过程中，由楞次定律的推论“来拒去留”可知，圆环对磁铁有向右的作用力，则磁铁对圆环有向左的作用力，而圆环始终保持静止，故圆环在B处和C处受到的摩擦力方向都是水平向右，故C正确； D．磁铁从A处运动到D处的过程中，圆环中磁通量向下增加，根据楞次定律可知，从上往下看圆环中产生逆时针方向的电流，故D错误。 故选C。 三、线框与圆环的收缩与扩张趋势 12．（22-23高二上·上海青浦·期末）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中将产生俯视逆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】C 【详解】B．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，穿过线圈a的磁通量变小，故B错误； A．根据楞次定律可知，感应电流产生的感应磁场应竖直向下，线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流，故A错误； C．根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，线圈a有扩张的趋势，故C正确； D．根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，线圈a会受到磁场向上的安培力，对桌面压力变小，小于自身重力，故D错误。 故选C。 13．（25-26高二上·上海金山·期末）如图所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内。当线圈A中通有不断减小的顺时针方向的电流时，对于线圈B，下列说法中正确的是（　　） A．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势 B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势 C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势 D．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势 【答案】D 【详解】线圈A中通有不断减小的顺时针方向的电流时，由右手螺旋定则可知，线圈A中电流的磁场向里且逐渐减小，根据叠加原理可知线圈B中的磁场向里且逐渐减小，由楞次定律可知，磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，所以线圈B中感应电流的磁场的方向向里，感应电流的方向为顺时针方向；根据楞次定律可知，阻碍磁通量的变化，所以线圈B有收缩的趋势。 故选D。 14．（24-25高二下·上海·期中）如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置。当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环a（　　） A．逆时针加速旋转 B．逆时针减速旋转 C．顺时针加速旋转 D．顺时针减速旋转 【答案】A 【详解】CD．当带正电的绝缘圆环a顺时针加速旋转时，相当于顺时针方向电流，并且在增大，根据右手螺旋定则，其内（金属圆环a内）有垂直纸面向里的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直纸面向外的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向里（因为向里的比向外的磁通量多，向里的是全部，向外的是部分）而且增大，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知， b中产生逆时针方向的感应电流，相反，当带正电的绝缘圆环a顺时针减速旋转，b中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对b环电流的作用力向内，所以圆环具有收缩趋势，故CD错误； AB．若环逆时针加速旋转，同理，中有逆时针方向增大的电流，依据右手螺旋定则与楞次定律，b环中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对b环电流的作用力向外，所以圆环具有扩张趋势，相反，当带正电的绝缘圆环a顺时针减速旋转，b中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对b环电流的作用力向内，所以圆环具有收缩趋势，故A正确，B错误。 故选A。 15．（2023·上海静安·二模）一种新型合金材料的磁性随温度升高而减弱。如图，A为由这种合金材料制作的长方体，B为位于A左侧的金属线圈。若对A加热，则从左向右看（　　） A．B中一定产生逆时针方向电流 B．B中一定产生顺时针方向电流 C．B线圈一定有收缩的趋势 D．B线圈一定有扩张的趋势 【答案】D 【详解】AB．因为未知A产生的磁场的方向，故而无法判断B中感应电流的方向，A、B错误； CD．因为A加热后温度升高，故而磁性减弱，B线圈中的磁通量减少，由“增缩减扩”可知，线圈B一定有扩张的趋势，故C错误，D正确。 故选D。 16．（21-22高二下·上海闵行·期中）如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将______（选填“增大”、“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为_______（选填“顺时针”、“没有”或“逆时针”） 【答案】 减小 顺时针 【详解】[1]该题为双向磁场问题。圆环所包括的部分是磁铁内部的所有磁感线以及磁铁外部的部分磁感线。扩大圆环，使圆环能够包住的外部磁感线增多，则总磁通量减小。 [2]根据楞次定律的增反减同，扩大圆环等效于内部从S指向N的向下的磁通量减少，则应感应出向下的磁场，根据右手定则可知，电流为顺时针方向。 四、通电导线周围的感应现象 17．（23-24高二下·上海浦东新·阶段检测）如图甲所示，一竖直放置的载流长直导线和abcd矩形导线框固定在同一竖直平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。在t=0到t=t1时间内，长直导线中电流i随时间变化如图乙所示，图中箭头表示电流i的正方向。 （1）线框中感应电流的方向为___________。 A．逆时针　　B．顺时针　　C．先顺时针再逆时针　　D．先逆时针再顺时针 （2）线框受到的安培力方向为__________。 A．水平向左　　B．水平向右　　C．先向左再向右　　D．先向右再向左 【答案】 B C 【详解】[1]由于长直导线中的电流先向上减小后向下增大，根据右手螺旋定则可知，长直导线在右侧产生的磁场方向先垂直纸面向里后垂直纸面向外，穿过线框的磁通量先垂直纸面向里减少后垂直纸面向外增加，根据楞次定律可知，线圈中产生沿adcba顺时针方向的电流。 故选B。 [2]根据左手定则可知，线框ad边初始受到向左的安培力，bc边受到向右的安培力，又因为ad边离直导线较近，所以受到的安培力较大，线框受到的安培力的合力水平向左；之后直导线中的电流反向增大，线框ad边受到向右的安培力，bc边受到向左的安培力，ad边离直导线较近，所以受到的安培力较大，线框受到的安培力合力水平向右，故线框受到的安培力先水平向左，后水平向右。 故选C。 18．（2023·上海徐汇·二模）一水平固定的长直导线中通以图示方向的恒定电流。导线下方一水平放置的闭合导线框abcd，沿图示方向从远处匀速靠近直导线后又沿图示方向匀速远离。整个过程中，线框ad边中的感应电流方向（　　） A．始终d→a B．先d→a，再a→d，再d→a C．先d→a，再a→d D．先d→a，再a→d，再d→a，再a→d，再d→a 【答案】B 【详解】由安培定则知，通有恒定电流的直导线产生的磁场在图中闭合导线框一侧的方向为斜向右下方，另一侧的方向为斜向右上方；在导线框从远处匀速靠近导线到达导线正下方的过程中，磁通量先增大后减小（正下方时为零），通过的磁感线方向为斜向下，由楞次定律知导线框中感应电流方向先为abcda后为adcba；同理，而导线框从直导线正下方向右匀速远离直导线过程中，穿过导线框的磁场方向斜向右上方，磁通量先变大后变小，由楞次定律可知，感应电流方向为先adcba后abcda，故整个过程中，线框ad边中的感应电流方向为先d→a，再a→d，再d→a。 故选B。 19．（22-23高二下·上海宝山·开学考试）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的左边，两者共面但彼此绝缘，则当导线中的电流突然增大时（　　） A．线框中感应电流沿adcba方向 B．线框中感应电流沿abcda方向 C．线框所受合力为0 D．线框所受合力向左 【答案】A 【详解】AB．金属线框放在导线上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框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，当导线中的电流突然增大时，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知，线框中感应电流沿adcba方向，故B错误，A正确； CD．金属线框放在导线上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框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，当导线中的电流突然增大时，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知，则线框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，故CD错误。 故选A。 20．（24-25高二下·上海·阶段检测）如图所示，在两根平行长直导线中，通以同方向、同强度的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。在运动过程中，导线框中感应电流的方向为_______________，在运动过程中所受的安培力方向为_______________。 【答案】 逆时针 水平向右 【详解】[1]由安培定则可知，两平行长直导线通以同方向、同强度电流时，在两导线之间，导线M在其右侧产生垂直纸面向里的磁场，导线N在其左侧产生垂直纸面向外的磁场，且越靠近导线，磁场越强，两导线中间位置合磁场为0。导线框自右向左运动过程中，线框内磁通量先向外减小（靠近中间位置前），后向里增大（过中间位置后）。根据楞次定律 “增反减同”，可判断出感应电流方向为逆时针方向 。 [2]感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，导线框向左运动，安培力会阻碍其相对运动，所以安培力方向与运动方向相反，即安培力水平向右。 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。 五、探究影响感应电流方向的因素 22．在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中，将螺线管与电流计组成闭合回路，实验装置如左图。将条形磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈，线圈中的感应电流方向分别如甲、乙、丙、丁图所示。则： 甲图中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向___________，由此可知，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的___________的增加。再经过思考乙、丙、丁图所示的情况，本实验得到的结论是___________。 【答案】 相反 磁通量 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 【详解】[1][2][3]根据安培定则可知，甲图中在线圈内部感应电流磁场的方向向上，与条形磁铁磁场的方向相反；故说明感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的增加；同理可知，乙中线圈中磁场增加，感应电流的磁场与条形磁铁的方向相反；丙丁线圈中磁场减弱，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，则说明感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 【点睛】由增减反同判断出感应电流磁场的方向，理解并掌握实验原理和结论。 23．G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁铁的运动方向是向___________（填“上”或“下”）；图丙中的条形磁铁下端为___________（填“N”或“S”）极。 【答案】 下 S 【详解】[1] 图乙中指针向左偏，可以知道线圈中感应电流的方向是顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入。 [2] 图丙中可以知道指针向右偏，则线圈中感应电流的方向为逆时针（俯视），感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。 24．（25-26高二上·上海青浦·阶段检测）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)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将__________；（选填“向左偏”或“向右偏”） ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针__________；（选填“向左偏”或“向右偏”） (3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将（     ） A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 (4)根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为__________。 【答案】(1) (2) 向右偏 向左偏 (3)B (4)穿过闭合回路的磁通量发生变化 【详解】（1） 本实验探究电磁感应现象，需要设置两套独立回路。如图所示，将电源、开关、滑动变阻器与小螺线管串联；大螺线管两端分别接灵敏电流计，构成两套独立闭合回路。 （2）[1]闭合开关磁通量增加，指针向右偏转；将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将向右偏； [2]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏。 （3）A．电磁感应现象的本质是产生感应电动势，不需要电路闭合，电路不闭合，只是没有感应电流，电磁感应现象仍然存在，故A错误； B．副线圈磁通量发生变化时，发生电磁感应现象；由于副线圈两端不接任何元件，电路断开，因此无感应电流，只产生感应电动势，故B正确； C．楞次定律既可以判断感应电流方向，也可以判断不闭合回路中感应电动势的方向，故C错误。 故选B。 （4）本实验通过改变原线圈的磁场，观察副线圈是否产生感应电流。实验表明，仅仅有磁场不一定产生感应电流，要产生感应电流需同时满足两个条件：一是电路必须是闭合回路；二是穿过回路的磁通量发生变化，二者缺一不可。 25．（22-23高三下·上海嘉定·阶段检测）为探究“影响感应电流方向的因素”，某同学实验如下： （1）首先按图甲所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流计指针向左偏转；再按图乙所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验( ) A．各仪器及导线是否完好 B．干电池是否为新电池 C．电流计测量的电流是否准确 D．电流计指针偏转方向与电流方向的关系 （2）接下来用如图所示的装置做实验，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，由此可推断磁铁下端的磁极为_____极。 （3）用通电螺线管代替条形磁铁，实验器材如图所示，请完善实物连接图______。 （4）连好电路，并将B线圈插入A线圈中。在闭合电键瞬间，发现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，滑动变阻器的滑片应向______滑动。 【答案】 D 顺时针 S 右 【详解】（1）[1] 闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验电流计指针偏转方向与电流方向的关系。 故选D。 （2）[2] [3]电流由左向右时，电流表向左偏转，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）是沿顺时针方向，根据右手螺旋定则可知磁铁下端的磁极为S 极； （3）[4]根据实验原理连接实物图如图： （4）[5]在闭合电键瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，可知电流增大时，灵敏电流计的指针向右偏，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，需减小电流，则滑动变阻器的滑片应向右滑。 26．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 【详解】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。 27．（23-24高二下·上海黄浦·阶段检测）如图所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同线圈和共轴，中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图所示，所受的重力为，桌面对的支持力为，则（　　）。 A．时刻 B．时刻 C．时刻 D．时刻 【答案】C 【详解】A．时刻，Q中电流均匀增加，则穿过P的磁通量增加，根据楞次定律可知，P有向下运动的趋势，则，选项A错误； B．时刻，Q中电流不变，则在P中不会产生感应电流，则Q不会对P产生安培力，，选项B错误； C．时刻，Q中电流为零，则Q不会对P产生安培力，，选项C正确； D．时刻，Q中电流不变，则在P中不会产生感应电流，则Q不会对P产生安培力，，选项D错误。 故选C。 28．（23-24高二上·上海黄浦·阶段检测）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。 29．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连接，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，R为滑动变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关。则： （1）在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （2）在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （3）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （4）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ 【答案】（1）向右；（2）向右；（3）向左；（4）向右 【详解】（1）在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动； （2）在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动； （3）在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时，接入电路的电阻增大，电流减小，线圈M中的磁场减弱，通过金属环N的磁通量减小，相当于线圈M向金属环N远离，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向左运动； （4）在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时，接入电路的电阻减小，电流增大，线圈M中的磁场增强，通过金属环N的磁通量增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右运动。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.1 楞次定律（原卷版） 目　录 2 一、楞次定律与感应电流方向的判断 2 二、磁铁与线圈的相对运动 3 三、线框与圆环的收缩与扩张趋势 5 四、通电导线周围的感应现象 7 五、探究影响感应电流方向的因素 9 11 一、楞次定律与感应电流方向的判断 1．（24-25高二下·上海·期中）1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事实后，将实验结论用一句话巧妙地表达为：____________________的磁场总是要阻碍引起感应电流的__________，这就是楞次定律，是电磁学中的一个重要定律。 2．（23-24高二下·上海浦东新·阶段检测）楞次定律是______定律的必然结果，在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是______条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 3．（23-24高二上·上海黄浦·阶段检测）下列规律或方法中描述电磁感应现象的是（　　） A．右手螺旋定则 B．楞次定律 C．左手定则 D．欧姆定律 4．（21-22高二下·上海·期中）如图，边长为l的正方形金属线框，以一定的速度进入磁感应强度为B的匀强磁场，线框平面始终与磁场方向垂直。当线框恰好有一半进入磁场时，产生的感应电流方向为（　　） A．逆时针 B．顺时针 C．没有电流 D．无法确定 5．（22-23高二下·上海·期中）如图，水平面上有一固定的U形金属框架，竖直向下的匀强磁场穿过框架，要使框架上的金属杆ab产生由a到b的电流，则杆ab（　　） A．向右移动 B．向左移动 C．左右移动 D．不动 6．（20-21高三下·上海虹口·期中）如图，一个条形磁铁从线圈上方很远处开始向下穿过一环形线圈，t1表示磁铁中部与线圈共面的时刻，则（　　） A．t1时刻线圈中无感应电流 B．t1时刻穿过线圈的磁通量为零 C．由上向下观察，线圈中的感应电流始终沿顺时针方向 D．由上向下观察，线圈中的感应电流始终沿逆时针方向 二、磁铁与线圈的相对运动 7．（25-26高二下·上海浦东新·期中）如图所示，条形磁铁由静止开始竖直下落穿过保持静止的闭合线圈，关于这一过程下列说法中正确的是（　　） A．条形磁铁做自由落体运动 B．闭合线圈受到的磁场力始终向下 C．闭合线圈的能量减少 D．条形磁铁和线圈的总机械能守恒 8．如图所示，甲、乙都是铝环，甲环是闭合的，乙环是断开的。横梁可以绕中间的支点转动。用磁铁的任一极去靠近或远离铝环，发生的现象是 （1）磁铁N极靠近甲环的过程中，甲环将___________（选填“靠近”“远离”“不动”） （2）磁铁S极从乙环移开的过程中，乙环将___________（选填“靠近”“远离”“不动”） 9．（2023·上海黄浦·一模）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（   ）    A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒 B．该实验现象不符合能量守恒定律 C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长 D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流 10．（24-25高二下·上海徐汇·阶段检测）如图所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从位置出发摆到右侧最高点的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为___________，磁铁对地面的压力大小___________（填写变化情况） 11．如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环，现将磁铁从A处由静止释放，经过B处到达最低处D，再经过C处摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．磁铁在A、E两处的重力势能相等 B．磁铁从D处运动到E处的过程中，圆环对桌面的压力大于圆环受到的重力 C．磁铁从A处摆到E处的过程中，圆环在B处和C处受到的摩擦力方向都是水平向右 D．磁铁从A处运动到D处的过程中，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流 三、线框与圆环的收缩与扩张趋势 12．（22-23高二上·上海青浦·期末）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中将产生俯视逆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 13．（25-26高二上·上海金山·期末）如图所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内。当线圈A中通有不断减小的顺时针方向的电流时，对于线圈B，下列说法中正确的是（　　） A．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势 B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势 C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势 D．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势 14．（24-25高二下·上海·期中）如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置。当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环a（　　） A．逆时针加速旋转 B．逆时针减速旋转 C．顺时针加速旋转 D．顺时针减速旋转 15．（2023·上海静安·二模）一种新型合金材料的磁性随温度升高而减弱。如图，A为由这种合金材料制作的长方体，B为位于A左侧的金属线圈。若对A加热，则从左向右看（　　） A．B中一定产生逆时针方向电流 B．B中一定产生顺时针方向电流 C．B线圈一定有收缩的趋势 D．B线圈一定有扩张的趋势 16．（21-22高二下·上海闵行·期中）如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将______（选填“增大”、“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为_______（选填“顺时针”、“没有”或“逆时针”） 四、通电导线周围的感应现象 17．（23-24高二下·上海浦东新·阶段检测）如图甲所示，一竖直放置的载流长直导线和abcd矩形导线框固定在同一竖直平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。在t=0到t=t1时间内，长直导线中电流i随时间变化如图乙所示，图中箭头表示电流i的正方向。 （1）线框中感应电流的方向为___________。 A．逆时针　　B．顺时针　　C．先顺时针再逆时针　　D．先逆时针再顺时针 （2）线框受到的安培力方向为__________。 A．水平向左　　B．水平向右　　C．先向左再向右　　D．先向右再向左 18．（2023·上海徐汇·二模）一水平固定的长直导线中通以图示方向的恒定电流。导线下方一水平放置的闭合导线框abcd，沿图示方向从远处匀速靠近直导线后又沿图示方向匀速远离。整个过程中，线框ad边中的感应电流方向（　　） A．始终d→a B．先d→a，再a→d，再d→a C．先d→a，再a→d D．先d→a，再a→d，再d→a，再a→d，再d→a 19．（22-23高二下·上海宝山·开学考试）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的左边，两者共面但彼此绝缘，则当导线中的电流突然增大时（　　） A．线框中感应电流沿adcba方向 B．线框中感应电流沿abcda方向 C．线框所受合力为0 D．线框所受合力向左 20．（24-25高二下·上海·阶段检测）如图所示，在两根平行长直导线中，通以同方向、同强度的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。在运动过程中，导线框中感应电流的方向为_______________，在运动过程中所受的安培力方向为_______________。 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______． 五、探究影响感应电流方向的因素 22．在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中，将螺线管与电流计组成闭合回路，实验装置如左图。将条形磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈，线圈中的感应电流方向分别如甲、乙、丙、丁图所示。则： 甲图中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向___________，由此可知，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的___________的增加。再经过思考乙、丙、丁图所示的情况，本实验得到的结论是___________。 23．G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁铁的运动方向是向___________（填“上”或“下”）；图丙中的条形磁铁下端为___________（填“N”或“S”）极。 24．（25-26高二上·上海青浦·阶段检测）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)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将__________；（选填“向左偏”或“向右偏”） ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针__________；（选填“向左偏”或“向右偏”） (3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将（     ） A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 (4)根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为__________。 25．（22-23高三下·上海嘉定·阶段检测）为探究“影响感应电流方向的因素”，某同学实验如下： （1）首先按图甲所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流计指针向左偏转；再按图乙所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验( ) A．各仪器及导线是否完好 B．干电池是否为新电池 C．电流计测量的电流是否准确 D．电流计指针偏转方向与电流方向的关系 （2）接下来用如图所示的装置做实验，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，由此可推断磁铁下端的磁极为_____极。 （3）用通电螺线管代替条形磁铁，实验器材如图所示，请完善实物连接图______。 （4）连好电路，并将B线圈插入A线圈中。在闭合电键瞬间，发现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，滑动变阻器的滑片应向______滑动。 26．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 27．（23-24高二下·上海黄浦·阶段检测）如图所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同线圈和共轴，中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图所示，所受的重力为，桌面对的支持力为，则（　　）。 A．时刻 B．时刻 C．时刻 D．时刻 28．（23-24高二上·上海黄浦·阶段检测）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 29．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连接，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，R为滑动变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关。则： （1）在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （2）在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （3）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向c端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ （4）在S已向a闭合的情况下，将R的滑片向d端移动时，金属环N向木质圆柱的哪一端运动？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $