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高中物理沪科版（2020）选修第二册第一节 楞次定律习题
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这是一份高中物理沪科版（2020）选修第二册第一节 楞次定律习题，共24页。
【课程标准内容及要求 1.通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。2.理解楞次定律。3.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。实验十四：探究影响感应电流方向的因素。
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
一、磁通量
1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的面积S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2．公式：Φ＝BS。
3．适用条件
(1)匀强磁场。
(2)S为垂直磁场的有效面积。
4．磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。
5．物理意义：穿过某一面积的磁感线的条数。
6．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
二、电磁感应现象
1．定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中产生感应电流的现象。
2．产生感应电流的条件
(1)条件：穿过闭合导体电路的磁通量发生变化。
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3．实质：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。
【自测 (多选)下列说法正确的是( )
A．闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生
B．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流
产生
D．当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势
答案 CD
三、感应电流方向的判定
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。
2．右手定则
图1
(1)内容：如图1，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。
命题点一 实验十四 探究影响感应电流方向的因素
1．实验设计
图2
如图2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。
3．注意事项
图3
实验前应首先查明电流表中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：采用如图3所示的电路，把一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入限流变阻器R，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向。
【例1 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图4甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_______________________________________
______________________________________________________________________。
图4
①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的________挡(填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。
②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中(线圈绕向如图乙所示)，电流计的指针向________(填“左”或“右”)偏转。
(2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)。
答案 (1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向 ①欧姆 ②右 (2)顺时针
解析 (1)电流表没有电流通过时，指针指向中央，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，指针的偏转方向以及线圈的绕向。
①多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，故应该选择欧姆挡。
②将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，根据楞次定律判断出电流为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针向右摆动。
(2)将磁铁N极向下插入线圈，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，想要指针向左偏转，根据楞次定律可知，俯视线圈，其绕向为顺时针。
【针对训练1】 在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图5甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。
图5
(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是________。
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
答案 (1)C (2)向左 (3)向左 (4)向右
解析 (1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故C正确。
(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。S闭合后，将原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大。由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(3)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(4)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然断开S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向右偏转。
命题点二 感应电流的产生和方向判断
1．产生感应电流的三种情况
2．用楞次定律判断
3．用右手定则判断
(1)掌心——磁感线穿入。
(2)拇指——指向导体运动的方向。
(3)四指——指向感应电流的方向。
【真题示例2 (2020·江苏卷，3)如图6所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )
图6
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
答案 B
解析 当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。
【针对训练2】 (多选)(2020·天津卷，6)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图7所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中( )
图7
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
答案 AC
解析 由题意可知送电线圈中通入了正弦式交变电流，可知电流产生的磁场也呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电线圈中输出的电流按余弦规律变化，因此受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的，C正确；由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈，即有磁通量的损失，又由于送电线圈和受电线圈中的电流会产生热效应，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。
【例3 (2021·浙江杭州市教学质检)如图8所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是( )
图8
A．线圈内产生的感应电流方向是ADCBA
B．直导线对AB边和CD边的安培力等大反向
C．直导线对AD边和BC边的安培力等大反向
D．在线圈ABCD内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向外
答案 C
解析 根据右手定则，直导线在右手边的磁场方向垂直纸面向里，在AB边靠近直导线的过程中，线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈内产生的感应电流方向是ABCDA，所以A错误；直导线周围的磁场的磁感应强度，离直导线越近磁感应强度越大，则对AB边和CD边的安培力不等大但是方向是相反的，所以B错误；根据右手定则，由对称性可知，直导线对AD边和BC边的安培力等大反向，所以C正确；在线圈ABCD内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向里，因为感应电流产生的磁场只是阻碍原磁通量的增大，而不是阻止，所以总磁通量还是增大，所以D错误。
【针对训练3】 (多选)(2021·内蒙古呼和浩特市调研)如图9所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，右侧线圈与一电源、滑动变阻器、开关连成电路，左侧线圈与一小灯泡连成回路。整个过程中灯泡不烧坏，下列说法正确的是( )
图9
A．闭合开关瞬间，灯泡亮，通过灯泡的电流方向由右向左
B．闭合开关并保持一段时间后，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
C．闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P向右滑动过程中，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
D．闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
答案 ACD
解析 闭合开关瞬间，右侧线圈中电流增大，电流产生的磁场方向向左，穿过左侧线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由右向左，故A正确；闭合开关并保持一段时间后，右侧线圈中的电流恒定，此电流产生的磁场不变，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中不产生电流，灯泡不亮，故B错误；闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P端向右滑动过程中，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左且减小，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故C正确；闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左且减小，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故D正确。
命题点三 楞次定律推论的应用
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反
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”
P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b靠近
阻碍原电流的变化——“增反减同”
合上S，B先亮
增反减同
【真题示例4 (2020·全国Ⅲ卷，14)如图10，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( )
图10
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 将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。
来拒去留
【例5 (多选) (2021·陕西渭南市教学质量检测)如图11所示，在一固定水平放置的铝环上方，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。磁铁下落过程中从铝环中心穿过圆环，而不与铝环接触。若不计空气阻力，下列说法正确的是( )
图11
A．磁铁下落过程中，圆环中的电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看圆环)
B．不考虑起始位置，磁铁下落过程中，磁铁的加速度始终小于g
C．磁铁下落过程中，磁铁的机械能不断减少
D．磁铁落地时的速率等于
答案 AC
解析 由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A正确；据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在下落过程中，受圆环对它的作用力始终竖直向上，但当条形磁铁的中心与环在同一个平面内时，穿过环的磁通量最大，磁通量的变化率为0，所以此时环内没有感应电流，所以在该点条形磁铁的加速度等于g，B错误；在磁铁下落过程中，线圈中产生感应电流，线圈中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，C正确；磁铁自由下落时，落地速度v＝，由于磁铁下落穿过铝环时能量有损失，磁铁落地速度应小于v＝，D错误。
【针对训练4】 (2021·重庆市巴蜀中学适应性考试)航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理如图12所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是( )
图12
A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向
B．金属环的面积有收缩的趋势
C．电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射
D．若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动
答案 B
解析 根据楞次定律，从左侧看金属环中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；根据楞次定律，线圈中磁场磁通量增大，有收缩面积阻止磁通量增大的趋势，故B正确；当电池正负极调换后，根据楞次定律，为阻碍磁通量增大要远离，金属环仍然向左弹射，故C错误；若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误。
【针对训练5】 (多选)(2021·福建福州一中开学考)一个长直密绕线圈N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与线圈轴线重合，如图13甲所示。线圈N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是( )
图13
A．t＝时刻，圆环有扩张的趋势
B．t＝时刻，圆环有收缩的趋势
C．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
D．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
答案 AD
解析 由题图可知在t＝时刻，通过线圈N的电流增大，则线圈产生的磁感应强度增大，所以穿过金属圆环M的磁通量增大，对圆环，面积越大，磁通量越小，根据楞次定律可知，圆环有扩张趋势，故A正确，B错误；由图可知，在t＝时刻通过线圈的电流增大，而在t＝时刻通过线圈的电流减小，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向不同，故C错误；由图可知，在t＝和t＝时刻，线圈内电流的变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向也相同，故D正确。
命题点四 “三定则、一定律”的应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的对比
基本现象
因果关系
应用规律
运动电荷、电流产生磁场
因电生磁
安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力
因电受力
左手定则
部分导体做切割磁感线运动
因动生电
右手定则
闭合回路磁通量变化
因磁生电
楞次定律
【例6 (多选)如图14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，MN的左边有一闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图14
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 MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→NL1中感应电流的磁场方向向上。若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大PQ向左加速运动。故B、C正确，A、D错误。
对点练 感应电流的产生和方向判断
1．(2021·北京西城区5月统测) 如图1所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则( )
图1
A．开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B．开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针
C．开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转
D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力
答案 C
解析 开关断开瞬间，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的减小，所以电流表指针会偏转，故A错误；开关闭合瞬间，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的增大，所以两个线圈中的电流方向一定相反，故B错误；开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入回路的阻值减小，则线圈A中的电流增大，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的增大，所以感应电流的方向应和开关闭合瞬间时的相同，即电流表指针向右偏转，故C正确；开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的减小，表现为线圈B对线圈A产生吸引力，故D错误。
2．(2021·海南省新高考一模)如图2(a)所示，一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内，直导线在导线框上方，规定图(a)中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图(b)所示的电流，则在0～t1时间内，导线框中感应电流的方向( )
图2
A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针
C．始终沿顺时针 D．始终沿逆时针
答案 C
解析 开始阶段直导线中电流向右减小，则穿过线圈的磁通量向里减小，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向；后一阶段直导线中电流向左增加，则穿过线圈的磁通量向外增加，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向，故C正确。
3．(2021·广东选择考模拟)如图3为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车( )
图3
A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B．离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
答案 D
解析 根据楞次定律可知，小车进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，选项A、B错误；因线框与磁场等宽、等长，则穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，选项C错误；根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左，选项D正确。
对点练 楞次定律推论的应用
4．(2021·北京怀柔区模拟)绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中( )
图4
A．FN小于mg，圆环有向右的运动趋势
B．FN小于mg，圆环有向左的运动趋势
C．FN大于mg，圆环有向右的运动趋势
D．FN大于mg，圆环有向左的运动趋势
答案 A
解析 当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此圆环面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁向右运动，从而“阻碍”磁通量的减小，故金属圆环受安培力向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，故A正确，B、C、D错误。
5．(2021·北京东城区期末)如图5所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，某时刻使水平面上正对磁铁的铝球获得一个指向磁铁轴线的初速度，则( )
图5
A．铝球将做匀速直线运动
B．铝球将做减速直线运动
C．铝球将做加速直线运动
D．铝球将做曲线运动
答案 B
解析 铝球是金属的，金属小球可看作许多线圈构成，在向磁铁方向运动过程中，由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场，穿过金属线圈中的磁通量会发生改变，它们会产生感应电流，根据楞次定律的推论，来拒去留，它们的速度会减小，由于磁场力与速度反向共线，所以铝球会做减速直线运动，故B正确。
6．(2021·北京顺义区统练)如图6所示，金属圆环A用绝缘软丝线悬挂，在A的正下方附近同轴放置一个半径相同的橡胶圆盘B，B圆盘的边缘部分均匀带电。现使圆盘B由静止开始绕中心轴旋转并逐渐增大转速，在此过程中，下列说法正确的是( )
图6
A．金属环A有扩大半径的趋势，丝线受到拉力减小
B．金属环A有缩小半径的趋势，丝线受到拉力减小
C．金属环A有扩大半径的趋势，丝线受到拉力增大
D．金属环A有缩小半径的趋势，丝线受到拉力增大
答案 B
解析 带电圆盘B加速转动时，形成的电流逐渐增大，磁场增强，穿过金属圆环A的磁通量增大，根据楞次定律知感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的变化，所以金属圆环A有缩小半径的趋势，有向上远离B的运动趋势，故丝线受到拉力减小，故选项B正确。
7．(2021·宁夏吴忠市联考)如图7所示，绕水平轴可以匀速转动的矩形线圈放置于匀强磁场中，磁场之外有一绕在水平放置陶瓷棒上的导线通过滑环与矩形线圈相连，陶瓷棒的右侧吊着一个金属圆环，圆环初始时静止。现在让矩形线圈从图示位置开始匀速转动90°，可观察到( )
图7
A．若线圈顺时针转动，圆环向左摆动；线圈逆时针转动，圆环向右摆动
B．若线圈逆时针转动，圆环向左摆动；线圈顺时针转动，圆环向右摆动
C．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向右摆动
D．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向左摆动
答案 C
解析 矩形线圈从中性面位置开始转动，无论顺时针或者逆时针，流过陶瓷棒上导线的电流都是增大的，引起穿过圆环的磁通量也都是增大的，根据楞次定律，圆环电流产生的磁场要阻碍磁通量增大，所以都要向右摆动，故C正确，A、B、D错误。
对点练 “三定则、一定律”的应用
8．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光滑导轨上，如图8所示。导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
图8
A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
B．圆盘顺时针匀速转动时，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 C
解析 当圆盘顺时针加速转动时，根据右手定则可知产生的感应电流方向为由圆心指向盘边缘，在线圈A中的磁场方向为由A指向B，且磁场在增强，在线圈B中产生的感应电流通过金属棒的方向为由a指向b，根据左手定则可知ab棒受到向左的安培力，故ab棒向左运动；同理可知，圆盘顺时针减速转动时，ab棒向右运动；圆盘匀速转动时，ab棒不受力，静止不动；圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动，故C正确，A、B、D错误。
9．如图9所示，在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，虚线为有界磁场的左边界，导轨跟圆形线圈M相接，图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘，且两线圈的圆心重合，半径RM＜RN。在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab，已知磁场垂直于导轨所在平面向外。欲使线圈N有收缩的趋势，下列说法正确的是( )
图9
A．导体棒可能沿导轨向左做加速运动
B．导体棒可能沿导轨向右做加速运动
C．导体棒可能沿导轨向左做减速运动
D．导体棒可能沿导轨向左做匀速运动
答案 C
解析 导体棒ab加速向左运动时，导体棒ab产生的感应电动势和感应电流增大，由右手定则判断知ab中电流方向由b→a，根据安培定则可知M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大，故A错误；同理分析知，导体棒向右加速运动，线圈N有扩张趋势，故B错误；导体棒向左减速运动，线圈N有收缩趋势，故C正确；导体棒向左匀速运动，线圈N中无感应电流产生，故D错误。
10．(2021·安徽江南十校联考)在粗糙水平面上平放一根导体棒和一个金属圆环，如图10甲所示(俯视图)，给导体棒中通以如图乙所示的电流，导体棒和圆环始终保持静止状态，则在0～t1时间内，下列说法正确的是( )
图10
A．圆环中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．圆环中感应电流先增大后减小
C．导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左
D．圆环先有扩张趋势后有收缩趋势
答案 C
解析 根据安培定则和楞次定律可知，圆环中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A项错误；导体棒中电流先增大的越来越慢后减小的越来越快，圆环中磁通量的变化率先变小后变大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流先减小后增大，B项错误；导体棒中电流先增大后减小，圆环中磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，圆环和导体棒之间先排斥后吸引，则导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左，圆环先有收缩趋势后有扩张趋势，C项正确，D项错误。
11．(1)如图11所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
图11
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连好电路后，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)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的偏转情况如图甲所示，即电流从电流表G的左接线柱进入时，指针也从中央向左偏。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”“下”)；图丙中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；图丁中的条形磁铁下端为________极(填“N”“S”)。
答案 (1)①向右 ②BD (2)下 向右 S
解析 (1)①已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。
②要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。
(2)图乙中指针向左偏，可知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；图丙中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；图丁中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针(俯视)，由安培定则可知，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。
【课程标准内容及要求 1.通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。2.理解楞次定律。3.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。实验十四：探究影响感应电流方向的因素。
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
一、磁通量
1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的面积S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2．公式：Φ＝BS。
3．适用条件
(1)匀强磁场。
(2)S为垂直磁场的有效面积。
4．磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。
5．物理意义：穿过某一面积的磁感线的条数。
6．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
二、电磁感应现象
1．定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中产生感应电流的现象。
2．产生感应电流的条件
(1)条件：穿过闭合导体电路的磁通量发生变化。
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3．实质：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。
【自测 (多选)下列说法正确的是( )
A．闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生
B．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流
产生
D．当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势
答案 CD
三、感应电流方向的判定
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。
2．右手定则
图1
(1)内容：如图1，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。
命题点一 实验十四 探究影响感应电流方向的因素
1．实验设计
图2
如图2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。
3．注意事项
图3
实验前应首先查明电流表中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：采用如图3所示的电路，把一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入限流变阻器R，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向。
【例1 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图4甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_______________________________________
______________________________________________________________________。
图4
①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的________挡(填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。
②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中(线圈绕向如图乙所示)，电流计的指针向________(填“左”或“右”)偏转。
(2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)。
答案 (1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向 ①欧姆 ②右 (2)顺时针
解析 (1)电流表没有电流通过时，指针指向中央，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，指针的偏转方向以及线圈的绕向。
①多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，故应该选择欧姆挡。
②将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，根据楞次定律判断出电流为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针向右摆动。
(2)将磁铁N极向下插入线圈，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，想要指针向左偏转，根据楞次定律可知，俯视线圈，其绕向为顺时针。
【针对训练1】 在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图5甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。
图5
(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是________。
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
答案 (1)C (2)向左 (3)向左 (4)向右
解析 (1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故C正确。
(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。S闭合后，将原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大。由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(3)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(4)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然断开S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向右偏转。
命题点二 感应电流的产生和方向判断
1．产生感应电流的三种情况
2．用楞次定律判断
3．用右手定则判断
(1)掌心——磁感线穿入。
(2)拇指——指向导体运动的方向。
(3)四指——指向感应电流的方向。
【真题示例2 (2020·江苏卷，3)如图6所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )
图6
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
答案 B
解析 当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。
【针对训练2】 (多选)(2020·天津卷，6)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图7所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中( )
图7
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
答案 AC
解析 由题意可知送电线圈中通入了正弦式交变电流，可知电流产生的磁场也呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电线圈中输出的电流按余弦规律变化，因此受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的，C正确；由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈，即有磁通量的损失，又由于送电线圈和受电线圈中的电流会产生热效应，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。
【例3 (2021·浙江杭州市教学质检)如图8所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是( )
图8
A．线圈内产生的感应电流方向是ADCBA
B．直导线对AB边和CD边的安培力等大反向
C．直导线对AD边和BC边的安培力等大反向
D．在线圈ABCD内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向外
答案 C
解析 根据右手定则，直导线在右手边的磁场方向垂直纸面向里，在AB边靠近直导线的过程中，线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈内产生的感应电流方向是ABCDA，所以A错误；直导线周围的磁场的磁感应强度，离直导线越近磁感应强度越大，则对AB边和CD边的安培力不等大但是方向是相反的，所以B错误；根据右手定则，由对称性可知，直导线对AD边和BC边的安培力等大反向，所以C正确；在线圈ABCD内部的区域的磁场方向为垂直线圈所在平面向里，因为感应电流产生的磁场只是阻碍原磁通量的增大，而不是阻止，所以总磁通量还是增大，所以D错误。
【针对训练3】 (多选)(2021·内蒙古呼和浩特市调研)如图9所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，右侧线圈与一电源、滑动变阻器、开关连成电路，左侧线圈与一小灯泡连成回路。整个过程中灯泡不烧坏，下列说法正确的是( )
图9
A．闭合开关瞬间，灯泡亮，通过灯泡的电流方向由右向左
B．闭合开关并保持一段时间后，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
C．闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P向右滑动过程中，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
D．闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
答案 ACD
解析 闭合开关瞬间，右侧线圈中电流增大，电流产生的磁场方向向左，穿过左侧线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由右向左，故A正确；闭合开关并保持一段时间后，右侧线圈中的电流恒定，此电流产生的磁场不变，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中不产生电流，灯泡不亮，故B错误；闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P端向右滑动过程中，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左且减小，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故C正确；闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左且减小，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故D正确。
命题点三 楞次定律推论的应用
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反
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”
P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b靠近
阻碍原电流的变化——“增反减同”
合上S，B先亮
增反减同
【真题示例4 (2020·全国Ⅲ卷，14)如图10，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( )
图10
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 将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。
来拒去留
【例5 (多选) (2021·陕西渭南市教学质量检测)如图11所示，在一固定水平放置的铝环上方，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。磁铁下落过程中从铝环中心穿过圆环，而不与铝环接触。若不计空气阻力，下列说法正确的是( )
图11
A．磁铁下落过程中，圆环中的电流方向先逆时针后顺时针(从上向下看圆环)
B．不考虑起始位置，磁铁下落过程中，磁铁的加速度始终小于g
C．磁铁下落过程中，磁铁的机械能不断减少
D．磁铁落地时的速率等于
答案 AC
解析 由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A正确；据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在下落过程中，受圆环对它的作用力始终竖直向上，但当条形磁铁的中心与环在同一个平面内时，穿过环的磁通量最大，磁通量的变化率为0，所以此时环内没有感应电流，所以在该点条形磁铁的加速度等于g，B错误；在磁铁下落过程中，线圈中产生感应电流，线圈中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，C正确；磁铁自由下落时，落地速度v＝，由于磁铁下落穿过铝环时能量有损失，磁铁落地速度应小于v＝，D错误。
【针对训练4】 (2021·重庆市巴蜀中学适应性考试)航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理如图12所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是( )
图12
A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向
B．金属环的面积有收缩的趋势
C．电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射
D．若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动
答案 B
解析 根据楞次定律，从左侧看金属环中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；根据楞次定律，线圈中磁场磁通量增大，有收缩面积阻止磁通量增大的趋势，故B正确；当电池正负极调换后，根据楞次定律，为阻碍磁通量增大要远离，金属环仍然向左弹射，故C错误；若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误。
【针对训练5】 (多选)(2021·福建福州一中开学考)一个长直密绕线圈N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与线圈轴线重合，如图13甲所示。线圈N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是( )
图13
A．t＝时刻，圆环有扩张的趋势
B．t＝时刻，圆环有收缩的趋势
C．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
D．t＝和t＝时刻，圆环内有相同的感应电流
答案 AD
解析 由题图可知在t＝时刻，通过线圈N的电流增大，则线圈产生的磁感应强度增大，所以穿过金属圆环M的磁通量增大，对圆环，面积越大，磁通量越小，根据楞次定律可知，圆环有扩张趋势，故A正确，B错误；由图可知，在t＝时刻通过线圈的电流增大，而在t＝时刻通过线圈的电流减小，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向不同，故C错误；由图可知，在t＝和t＝时刻，线圈内电流的变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，根据楞次定律可知两时刻圆环内感应电流方向也相同，故D正确。
命题点四 “三定则、一定律”的应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的对比
基本现象
因果关系
应用规律
运动电荷、电流产生磁场
因电生磁
安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力
因电受力
左手定则
部分导体做切割磁感线运动
因动生电
右手定则
闭合回路磁通量变化
因磁生电
楞次定律
【例6 (多选)如图14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，MN的左边有一闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图14
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 MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→NL1中感应电流的磁场方向向上。若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大PQ向左加速运动。故B、C正确，A、D错误。
对点练 感应电流的产生和方向判断
1．(2021·北京西城区5月统测) 如图1所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则( )
图1
A．开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B．开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针
C．开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转
D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力
答案 C
解析 开关断开瞬间，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的减小，所以电流表指针会偏转，故A错误；开关闭合瞬间，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的增大，所以两个线圈中的电流方向一定相反，故B错误；开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入回路的阻值减小，则线圈A中的电流增大，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的增大，所以感应电流的方向应和开关闭合瞬间时的相同，即电流表指针向右偏转，故C正确；开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量的减小，表现为线圈B对线圈A产生吸引力，故D错误。
2．(2021·海南省新高考一模)如图2(a)所示，一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内，直导线在导线框上方，规定图(a)中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图(b)所示的电流，则在0～t1时间内，导线框中感应电流的方向( )
图2
A．先顺时针后逆时针 B．先逆时针后顺时针
C．始终沿顺时针 D．始终沿逆时针
答案 C
解析 开始阶段直导线中电流向右减小，则穿过线圈的磁通量向里减小，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向；后一阶段直导线中电流向左增加，则穿过线圈的磁通量向外增加，由楞次定律可知，线框中感应电流为顺时针方向，故C正确。
3．(2021·广东选择考模拟)如图3为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车( )
图3
A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B．离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
答案 D
解析 根据楞次定律可知，小车进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，选项A、B错误；因线框与磁场等宽、等长，则穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，选项C错误；根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左，选项D正确。
对点练 楞次定律推论的应用
4．(2021·北京怀柔区模拟)绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中( )
图4
A．FN小于mg，圆环有向右的运动趋势
B．FN小于mg，圆环有向左的运动趋势
C．FN大于mg，圆环有向右的运动趋势
D．FN大于mg，圆环有向左的运动趋势
答案 A
解析 当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此圆环面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁向右运动，从而“阻碍”磁通量的减小，故金属圆环受安培力向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，故A正确，B、C、D错误。
5．(2021·北京东城区期末)如图5所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，某时刻使水平面上正对磁铁的铝球获得一个指向磁铁轴线的初速度，则( )
图5
A．铝球将做匀速直线运动
B．铝球将做减速直线运动
C．铝球将做加速直线运动
D．铝球将做曲线运动
答案 B
解析 铝球是金属的，金属小球可看作许多线圈构成，在向磁铁方向运动过程中，由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场，穿过金属线圈中的磁通量会发生改变，它们会产生感应电流，根据楞次定律的推论，来拒去留，它们的速度会减小，由于磁场力与速度反向共线，所以铝球会做减速直线运动，故B正确。
6．(2021·北京顺义区统练)如图6所示，金属圆环A用绝缘软丝线悬挂，在A的正下方附近同轴放置一个半径相同的橡胶圆盘B，B圆盘的边缘部分均匀带电。现使圆盘B由静止开始绕中心轴旋转并逐渐增大转速，在此过程中，下列说法正确的是( )
图6
A．金属环A有扩大半径的趋势，丝线受到拉力减小
B．金属环A有缩小半径的趋势，丝线受到拉力减小
C．金属环A有扩大半径的趋势，丝线受到拉力增大
D．金属环A有缩小半径的趋势，丝线受到拉力增大
答案 B
解析 带电圆盘B加速转动时，形成的电流逐渐增大，磁场增强，穿过金属圆环A的磁通量增大，根据楞次定律知感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的变化，所以金属圆环A有缩小半径的趋势，有向上远离B的运动趋势，故丝线受到拉力减小，故选项B正确。
7．(2021·宁夏吴忠市联考)如图7所示，绕水平轴可以匀速转动的矩形线圈放置于匀强磁场中，磁场之外有一绕在水平放置陶瓷棒上的导线通过滑环与矩形线圈相连，陶瓷棒的右侧吊着一个金属圆环，圆环初始时静止。现在让矩形线圈从图示位置开始匀速转动90°，可观察到( )
图7
A．若线圈顺时针转动，圆环向左摆动；线圈逆时针转动，圆环向右摆动
B．若线圈逆时针转动，圆环向左摆动；线圈顺时针转动，圆环向右摆动
C．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向右摆动
D．无论线圈顺时针转动还是逆时针转动，圆环都向左摆动
答案 C
解析 矩形线圈从中性面位置开始转动，无论顺时针或者逆时针，流过陶瓷棒上导线的电流都是增大的，引起穿过圆环的磁通量也都是增大的，根据楞次定律，圆环电流产生的磁场要阻碍磁通量增大，所以都要向右摆动，故C正确，A、B、D错误。
对点练 “三定则、一定律”的应用
8．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光滑导轨上，如图8所示。导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
图8
A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
B．圆盘顺时针匀速转动时，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 C
解析 当圆盘顺时针加速转动时，根据右手定则可知产生的感应电流方向为由圆心指向盘边缘，在线圈A中的磁场方向为由A指向B，且磁场在增强，在线圈B中产生的感应电流通过金属棒的方向为由a指向b，根据左手定则可知ab棒受到向左的安培力，故ab棒向左运动；同理可知，圆盘顺时针减速转动时，ab棒向右运动；圆盘匀速转动时，ab棒不受力，静止不动；圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动，故C正确，A、B、D错误。
9．如图9所示，在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，虚线为有界磁场的左边界，导轨跟圆形线圈M相接，图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘，且两线圈的圆心重合，半径RM＜RN。在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab，已知磁场垂直于导轨所在平面向外。欲使线圈N有收缩的趋势，下列说法正确的是( )
图9
A．导体棒可能沿导轨向左做加速运动
B．导体棒可能沿导轨向右做加速运动
C．导体棒可能沿导轨向左做减速运动
D．导体棒可能沿导轨向左做匀速运动
答案 C
解析 导体棒ab加速向左运动时，导体棒ab产生的感应电动势和感应电流增大，由右手定则判断知ab中电流方向由b→a，根据安培定则可知M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大，故A错误；同理分析知，导体棒向右加速运动，线圈N有扩张趋势，故B错误；导体棒向左减速运动，线圈N有收缩趋势，故C正确；导体棒向左匀速运动，线圈N中无感应电流产生，故D错误。
10．(2021·安徽江南十校联考)在粗糙水平面上平放一根导体棒和一个金属圆环，如图10甲所示(俯视图)，给导体棒中通以如图乙所示的电流，导体棒和圆环始终保持静止状态，则在0～t1时间内，下列说法正确的是( )
图10
A．圆环中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．圆环中感应电流先增大后减小
C．导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左
D．圆环先有扩张趋势后有收缩趋势
答案 C
解析 根据安培定则和楞次定律可知，圆环中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A项错误；导体棒中电流先增大的越来越慢后减小的越来越快，圆环中磁通量的变化率先变小后变大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流先减小后增大，B项错误；导体棒中电流先增大后减小，圆环中磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，圆环和导体棒之间先排斥后吸引，则导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左，圆环先有收缩趋势后有扩张趋势，C项正确，D项错误。
11．(1)如图11所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
图11
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连好电路后，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)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的偏转情况如图甲所示，即电流从电流表G的左接线柱进入时，指针也从中央向左偏。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”“下”)；图丙中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；图丁中的条形磁铁下端为________极(填“N”“S”)。
答案 (1)①向右 ②BD (2)下 向右 S
解析 (1)①已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。
②要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。
(2)图乙中指针向左偏，可知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；图丙中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；图丁中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针(俯视)，由安培定则可知，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。
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