2021版高考物理（基础版）一轮复习学案：第十章　1第一节　电磁感应现象　楞次定律


[考点要求]
1．电磁感应现象(Ⅰ)　　　　　2.磁通量(Ⅰ)　　　　3.法拉第电磁感应定律(Ⅱ)
4．楞次定律(Ⅱ) 5.自感、涡流(Ⅰ)
[高考导航]

第一节　电磁感应现象　楞次定律
[学生用书P213]
【基础梳理】


提示：面积S与B的乘积　Φ＝BS　磁感线穿过平面的方向　ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1　电路闭合　磁通量发生变化　有感应电流　只有感应电动势　感应电流的磁场　引起感应电流的磁通量的变化　从掌心进入　导线运动的方向　四指所指的方向
【自我诊断】
1．判一判
(1)磁通量是矢量，有正、负之分．(　　)
(2)当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流．　(　　)
(3)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关．(　　)
(4)电路中磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流．(　　)
(5)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反．(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．做一做
(1)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　)
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
提示：选D.无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关S的瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起．如果套环是用绝缘材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起，D正确．
(2)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
提示：选D.产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.


　对电磁感应现象的理解[学生用书P214]
【知识提炼】
1．常见的产生感应电流的三种情况

2．判断电路中能否产生感应电流的一般流程

【跟进题组】
1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的是(　　)

A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
解析：选A.开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使穿过线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，C、D错误．
2.(多选)(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是(　　)
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
解析：选AD.由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，直导线在铁芯中产生向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确．
　对楞次定律的理解及应用[学生用书P215]
【知识提炼】
1．楞次定律中“阻碍”的含义

2．感应电流方向判断的两种方法
法一：用楞次定律判断

法二：用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线．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．
【典题例析】

如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触．当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻(　　)
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左
C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
[解析]　当金属杆ab顺时针方向转动时，切割磁感线，由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势，由右手定则可知将产生由a到b的感应电流，电流表的d端与a端相连，c端通过金属环与b端相连，则通过电流表的电流是由c到d，而金属杆在磁场中会受到安培力的作用，由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右，阻碍金属杆的运动，A正确．
[答案]　A
【迁移题组】
迁移1　“增反减同”现象
1．(多选)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中(　　)
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反
D．安培力方向始终沿水平方向
解析：选AD.从磁场分布可看出：左侧向里的磁场从左向右越来越强，右侧向外的磁场从左向右越来越弱．所以，圆环从位置a运动到磁场分界线前，磁通量向里增大，由楞次定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相反即向外，由安培定则知，感应电流沿逆时针方向；同理，跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流沿顺时针方向；继续摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流沿逆时针方向，A正确，B错误；由于圆环所在处的磁场上下对称，圆环等效水平部分所受安培力使圆环在竖直方向平衡，所以总的安培力沿水平方向，D正确，C错误．
迁移2　“来拒去留”现象
2.(2020·四川绵阳模拟)两个闭合的金属环，穿在一根光滑的绝缘杆上，如图所示，当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时，环的运动情况是(　　)
A．两环同时向左移动，间距增大
B．两环同时向左移动，间距变小
C．两环同时向右移动，间距变小
D．两环同时向左移动，间距不变
解析：选B.当磁铁的S极靠近时，穿过两圆环的磁通量变大，由楞次定律可得两圆环的感应电流方向都是顺时针方向(从右向左看)，根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力，远离磁铁，即向左移．由于两圆环的电流方向相同，所以两圆环相互吸引，即相互合拢，间距变小，B正确，A、C、D错误．
迁移3　“增缩减扩”现象
3．(多选)如图所示，固定的光滑金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)

A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
解析：选AD.

法一：设磁铁下端为N极，如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向．可见，P、Q将相互靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，因而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A、D.
法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因．本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D.
迁移4　右手定则的应用
4.如图所示，MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则(　　)
A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为a→b→d→c→a
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a
C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零
D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a
解析：选D.由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流，A错误；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，B错误；若ab向左，cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，C错误；若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，D正确.

内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”

阻碍相对运动——“来拒去留”

磁铁靠近，是斥力；磁铁远离，是引力
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，面积应减小，a、b靠近
　B减小，线圈扩张
阻碍原电流的变化——“增反减同”
合上S，B先亮


“一定律、三定则”的综合应用
【知识提炼】
1. “三个定则”“一个定律”的比较

名称
基本现象
应用的定则或定律
电流的磁效应
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对电流
的作用
磁场对运动电荷、电流有作用力
左手定则
电磁感应
部分导体做切
割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律


2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；
(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；
(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律．
【典题例析】

(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，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN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]　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中的感应电流由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中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动．B、C正确．
[答案]　BC
【迁移题组】
迁移1　“因动生电”现象的判断
1.(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吸引(　　)

A.向右做匀速运动 B．向左做减速运动
C.向右做减速运动 D．向右做加速运动
解析：选BC.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，无感应电流出现，A错误；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B正确；同理C正确，D错误．
迁移2　“因电而动”现象的判断
2.如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将(　　)

A.静止不动 B.顺时针转动,
C.逆时针转动 D.发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向
解析：选B.题图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，电路的电流是增大的，两个电磁铁之间的磁场的磁感应强度也是增大的，穿过闭合导体线圈的磁通量是增大的，线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动，显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小．

(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．
(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定．
(3)“一定律、三定则”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断均用右手判断，即“左力右电”．
[学生用书P217]
楞次定律的综合应用

【对点训练】
1．(多选)(2020·山东聊城模拟)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的．电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去．现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝．闭合开关S的瞬间(　　)

A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向
B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动
D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射
解析：选AB.线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，电流由左侧看为顺时针，A正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环的，B正确；若将环放在线圈右方，根据楞次定律可得，环将向右运动，C错误；电池正负极调换后，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，D错误．
2．(多选)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．实验中可能观察到的现象是(　　)

A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转
B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转
C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转
D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针会偏转
解析：选CD.根据电磁感应现象的产生条件可知，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，线圈A中电池多少，都不能在线圈B中产生感应电流，A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，C、D正确．
[学生用书P371(单独成册)]
(建议用时：40分钟)
一、单项选择题
1．(2019·高考全国卷Ⅲ)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？(　　)
A．电阻定律　　　　　　 B．库仑定律
C．欧姆定律 D．能量守恒定律
解析：选D.楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，D正确．
2.如图所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动(　　)

A．a、b将相互远离
B．a、b将相互靠近
C．a、b将不动
D．无法判断
解析：选A.根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都增大，a、b中产生同方向的感应电流，两环间有斥力作用，所以a、b将相互远离．A正确．
3.如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　)

A．使通电螺线管中的电流发生变化
B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动
C．使线圈a以MN为轴转动
D．使线圈绕垂直于MN的直径转动
解析：选D.在选项A、B、C三种情况下，穿过线圈a的磁通量始终为零，因此不产生感应电流，A、B、C错误；选项D中，当线圈绕垂直于MN的直径转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故D正确．
4.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)

A．1∶1 B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
解析：选A.磁通量Φ＝B·S，其中B为磁感应强度，S为与B垂直的有效面积．因为是同一磁场，B相同，且有效面积相同，Sa＝Sb，故Φa＝Φb.A正确．
5.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路．在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动．在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek.则下列说法不正确的是(　　)

A．W1＝Q　　　　　　 B．W2－W1＝Q
C．W1＝Ek D．WF＋WG＝Ek＋Q
解析：选A.由能量守恒定律可知：磁铁克服磁场力做功W2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，所以W2－ W1＝Q，A错误，B正确；以导体棒为对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功W1＝Ek，C正确；外力对磁铁做功与重力对磁铁做功之和为回路中的电能，也等于焦耳热和导体棒的动能，D正确．
6.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向下滑动，下列表述正确的是(　　)

A．线圈a中将产生俯视时顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力将增大
解析：

选D.通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由右手定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a有缩小且远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确．

7.如图，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．若(　　)

A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C．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．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
解析：选D.根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，没有感应电流产生，故A、B错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故C错误；当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故D正确．
8.如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是　(　　)

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向
C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向
D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向
解析：选D.金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，A、B、C错误，D正确．
9．近来，无线充电成为应用于我们日常生活中的一项新科技，其中利用电磁感应原理来实现无线充电是比较成熟的一种方式，电动汽车无线充电方式的基本原理如图所示：路面下依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电．在汽车匀速行驶的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反
B．感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流
C．感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，会阻碍汽车运动
D．给路面下的线圈通以同向电流，不会影响充电效果
答案：C
10.(2020·浙江长兴中学高三模拟)1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)．它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机．图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触．使铜盘转动，电阻R中就有电流通过．若所加磁场为匀强磁场，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法正确的是(　　)
A．电阻R中没有电流流过
B．铜片C的电势高于铜片D的电势
C．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则铜盘中有电流产生
D．保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则CRD回路中有电流产生
解析：选C.根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此在圆盘中电流方向为从C向D，由于圆盘在切割磁感线时相当于电源，所以D处的电势比C处高，A、B错误；保持铜盘不动，磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场，则穿过铜盘的磁通量发生变化，故铜盘中有感应电流产生，但是此时不再切割磁感线，所以CD不能当成电源，故CRD回路中没有电流产生，C正确，D错误．
11.如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是(　　)
A．ab向左运动，cd向右运动
B．ab向右运动，cd向左运动
C．ab、cd都向右运动
D．ab、cd保持静止
解析：选A.由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动．只有A正确．
二、多项选择题
12.如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是(　　)
A．磁铁插向左环，横杆发生转动
B．磁铁插向右环，横杆发生转动
C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流
D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流
解析：选BD.当条形磁铁插向右环时，穿过右环的磁通量增加，右环闭合产生感应电流，磁铁对右环产生安培力，阻碍两者相对运动，横杆将转动，右环远离磁铁．当条形磁铁插向左环时，左环不闭合，不产生感应电流，磁铁对左环没有安培力作用，左环将静止不动，但左环中仍产生感应电动势．B、D正确．
13．某一金属圆环处于匀强磁场中，环面垂直于磁场，如图甲所示．磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示．取磁场垂直于环面向里为正方向，则下列说法正确的是(　　)

A．0～t2时间内，环中感应电动势先减小后增大
B．t1～t3时间内，环中感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针
C．0～t4时间内，金属环一共出现两次收缩趋势，两次扩张趋势
D．t2～t4时间内，环上某一段受到的安培力先变大后变小
解析：选AC.0～t2时间内，磁感应强度的变化率先变小后变大，根据法拉第电磁感应定律可知，环中的感应电动势先减小后增大，故A正确；根据楞次定律，t1～t3时间内，环中感应电流方向一直沿顺时针方向，故B错误；当磁感应强度增大时，根据楞次定律可知，金属环有收缩的趋势，当磁感应强度减小时，金属环有扩张趋势，从图象可以看出，0～t4时间内，金属环出现两次收缩趋势，两次扩张趋势，故C正确；由于t2、t4两个时刻，磁感应强度为零，因此环上某一段受到的安培力为零，在t3时刻，感应电动势为零，感应电流为零，因此环上某一段受到的安培力也为零，因此t2～t4时间内，环上某一段受到的安培力先变大后变小，再变大然后再变小，故D错误．
14.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是(　　)
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向左
解析：选BD.本题中AB导体棒切割磁感线，根据右手定则判定AB棒中的电流方向为B→A，则CD棒中的电流方向为C→D，A错误，B正确；根据左手定则，判定CD棒受到的安培力的方向为水平向右，C错误；AB棒中感应电流方向为B→A，根据左手定则判定AB棒所受安培力的方向为水平向左，即安培力的方向阻碍AB棒的相对运动，D正确．
15.(2020·四川泸州质检)如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(　　)
A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点
B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势
C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点
D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
解析：选BD.当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向．又由E＝Blv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，因此d点电势高于c点，综上可得，B、D正确．