还剩23页未读，
继续阅读
所属成套资源：(新高考)高考物理一轮复习课时练习 (含解析)
成套系列资料，整套一键下载
(新高考)高考物理一轮复习课时练习第11章第1讲《电磁感应现象 楞次定律》(含解析)
展开
这是一份(新高考)高考物理一轮复习课时练习第11章第1讲《电磁感应现象 楞次定律》(含解析)，共26页。试卷主要包含了磁通量，电磁感应现象，感应电流方向的判定等内容，欢迎下载使用。
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
图1
相当于穿过某一面积的磁感线的条数。如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：
(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cs__θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
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，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
2.产生感应电流的条件
(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)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1】 (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，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2
(1)内容：如图2，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。
【自测2】 (2019·全国卷Ⅲ，14)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
答案 D
解析 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，选项D正确。
命题点一 实验十四 探究影响感应电流方向的因素
【例1】 (2020·江苏省如东高级中学月考)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图3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3
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。
【变式1】 (1)如图4所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
图4
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(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，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(2)中的条形磁铁的运动方向是向________(填“上”“下”)；图(3)中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；图(4)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(2)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(3)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(4)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。
命题点二 电磁感应现象的理解和判断
常见的产生感应电流的三种情况
【例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5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5
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。
【变式2】 (2020·全国卷Ⅱ，14)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图6所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
图6
A.库仑 B.霍尔
C.洛伦兹 D.法拉第
答案 D
解析 高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象，发现者是法拉第，A、B、C项错误，D项正确。
【变式3】 (2020·山东青岛市5月统一质量检测) 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图7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，经重复试验，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( )
图7
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
答案 D
解析 金属套环跳起来的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起。电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈。若套环是非导体材料，则套环不会跳起，故选项A、B、C错误，D正确。
命题点三 感应电流方向的判断
1.用楞次定律判断
(1)楞次定律中“阻碍”的含义
(2)应用楞次定律的思路
2.用右手定则判断
该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：
(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。
【例3】 (多选)(2020·海南省新高考3月线上诊断)如图8所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁铁从左向右靠近螺线管，则( )
图8
A.小球向右摆动
B.小球向左摆动
C.螺线管的左端相当于条形磁铁的N极
D.螺线管的左端相当于条形磁铁的S极
答案 AD
解析 当磁铁靠近时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极向下通过线圈再到左极，由于线圈相当于电源，因此左极电势高，所以带正电小球将向右摆动，故A正确，B错误；假如电路闭合，则螺线管中的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则可知螺线管的左端相当于S极，故C错误，D正确。
【变式4】 (多选)(2020·山东省济南市第一次模拟)如图9所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R。先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是( )
图9
A.闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B.闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C.断开开关时，a点电势低于b点电势
D.断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相反
答案 BC
解析 闭合开关时，铜圆盘中有电流经过，圆盘中电流方向沿半径向外，根据左手定则可知，从上往下看圆盘顺时针转动，故A错误；闭合开关转速稳定时，圆盘不受安培力作用，根据F＝BIL可知流过圆盘的电流为零，故B正确；断开开关时，从上往下看，圆盘顺时针转动，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势，由右手定则知，圆盘中电流方向沿半径向里，所以a点电势低于b点电势，故C正确；闭合开关时，流过电阻R上的电流方向从b点经电阻R到a点；断开开关时，a点电势低于b点电势，流过电阻R上的电流方向从b点经电阻R到a点，所以断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相同，故D错误。
【变式5】 (2020·江苏卷，3)如图10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10
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。
命题点四 楞次定律推论的应用
【例4】 (2020·全国卷Ⅲ，14)如图11，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11
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。
【变式6】 (多选)(2020·广东广州市二模)某电磁弹射装置的简化模型如图12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。闭合开关时金属环被弹射出去，若( )
图12
A.从右向左看，金属环中感应电流沿逆时针方向
B.将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动
C.将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动
D.金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电动势
答案 AC
解析 闭合开关后，由右手定则可知螺线管的左边为N极，故穿过圆环的磁场方向向左，由于圆环中磁通量变大，由楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向向右，故从右向左看，圆环中电流方向为逆时针，故A正确；将电源正负极对调，闭合开关时，圆环中的磁通量仍然增加，由楞次定律可知，圆环仍然向左运动，故B错误；金属环放置在右侧时，闭合开关，圆环中磁通量增加，由楞次定律可知，它将向右运动，故C正确；金属环不闭合，磁通量变化时会产生感应电动势，但是没有感应电流，故D错误。
【例5】 (多选)[2020·陕西渭南市教学质量检测(Ⅰ)]如图13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13
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eq \r(2gh)
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＝eq \r(2gh)，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＝eq \r(2gh)，D错误。
【变式7】 如图14所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是( )
图14
A.FN先大于mg，后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左，后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
答案 A
解析 根据“来拒去留”，磁铁靠近线圈时受到斜向上的斥力，由牛顿第三定律知，线圈受到斜向下的斥力。故它受到的支持力FN大于重力mg，磁铁远离线圈时受到斜向下的引力作用，线圈受到斜向上的引力，支持力FN小于重力mg，故A正确，B错误；整个过程磁铁对线圈的作用力都有向右的分量，即线圈有向右运动的趋势，摩擦力的方向始终向左，C错误；由于线圈中的磁通量先变大后变小，方向不变，故线圈中电流前后方向相反，D错误。
命题点五 三定则一定律的应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
【例6】 (多选)如图15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的左边有一如图所示的闭合电路，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15
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eq \(――→,\s\up7(左手定则))MN中的感应电流方向为M→Neq \(――→,\s\up7(安培定则))L1中感应电流的磁场方向向上eq \(――→,\s\up7(楞次定律))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(L2中磁场方向向上减弱,L2中磁场方向向下增强))。若L2中磁场方向向上减弱eq \(――→,\s\up7(安培定则))PQ中电流方向为Q→P且减小eq \(――→,\s\up7(右手定则))PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强eq \(――→,\s\up7(安培定则))PQ中电流方向为P→Q且增大eq \(――→,\s\up7(右手定则))PQ向左加速运动。故选项B、C正确，A、D错误。
【变式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16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16
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中产生感应电流方向为由a指向b，根据左手定则可知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。
课时限时练
(限时：30分钟)
对点练1 电磁感应现象的理解和判断
1.[2020·北京市丰台区第二学期统一练习(一)]图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当开关断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是( )
图1
A.拔出线圈A
B.在线圈A中插入铁芯
C.滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动
D.滑动变阻器的滑动触头向左加速滑动
答案 B
解析 开关断开时，代表通过线圈B的磁通量减小时，产生感应电流使得电流表的指针向右偏，这是一个参考方向，则如果让电流表的指针向左偏，则必须让通过线圈B的磁通量增大；拔出线圈A，穿过线圈B的磁通量减小，电流表的指针右偏，故A错误；在线圈A中插入铁芯，会使线圈B中的磁通量增大，故B正确；滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动时，它的电阻增大，则电路中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表的指针右偏，故C错误；滑动变阻器的滑动触头向左加速滑动，使电阻变大，电流变小，穿过线圈B的磁通量变小，电流表的指针右偏，故D错误。
2.(多选)下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是( )
图2
答案 BCD
解析 开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A错误；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B正确；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C正确；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D正确。
3.(多选)(2020·广东深圳市第二次统测)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
图3
A.图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电
B.图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
C.图(c)中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果
D.图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度
答案 AC
解析 电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，即利用发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电，故A正确；恒定的电流激发恒定的磁场，穿过金属锅的磁通量不变，不会发生电磁感应现象，没有涡流产生，故B错误；如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果，故C正确；给电子感应加速器通以恒定电流时产生的磁场不变，即磁通量不变，则不会产生感生电场，则不能加速电子，故D错误。
4.如图4所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
图4
A.ab向右运动，同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°)
答案 A
解析 设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScs θ，S增大，θ减小，cs θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cs θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cs θ减小，Φ可能不变，D错误。
对点练2 感应电流方向的判断
5.(2020·海南省新高考一模)如图5(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5
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。
6.(2020·北京市昌平区二模练习)如图6所示，MN是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下过程中，abcd中有感应电流产生且感应电流的方向为abcda的是( )
图6
A.将abcd向左平移
B.将abcd垂直纸面向外平移
C.将abcd以MN为轴转动30°
D.将abcd以ab为轴转动30°
答案 C
解析 将abcd向左平移，则穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向是adcba，选项A错误；将abcd垂直纸面向外平移，则穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，选项B错误；将abcd以MN为轴转动30°，则穿过线圈的磁通量向外减小，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向是abcda，选项C正确；将abcd以ab为轴转动30°，则穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，选项D错误。
7.如图7所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内。当发现闭合线圈向右摆动时( )
图7
A.AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B.AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
答案 C
解析 根据楞次定律知线圈中的感应电流产生的磁场阻碍导线AB产生的磁场引起线圈P中磁通量变化，则线圈中电流方向为逆时针方向，导线AB的电流在增大，故C正确。
对点练3 楞次定律推论的应用
8.(2020·北京市石景山区上学期期末)如图8所示，两个很轻的铝环a、b，环a闭合，环b不闭合，a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，此时整个装置静止。下列选项正确的是( )
图8
A.条形磁铁N极垂直环a靠近a，环a将靠近磁铁
B.条形磁铁S极垂直环a远离a，环a将不动
C.条形磁铁N极垂直环b靠近b，环b将靠近磁铁
D.条形磁铁S极垂直环a靠近a，环a将远离磁铁
答案 D
解析 当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运动，a环将远离磁铁，故A错误；当条形磁铁S极垂直a环靠近a时，同理分析，B错误，D正确；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动，故C错误。
9.如图9所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是( )
图9
A.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反
C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落
D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
答案 B
解析 若电梯突然坠落，穿过闭合线圈A、B内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A与B中感应电流方向相反，故B正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误。
10.如图10所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中( )
图10
A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥
C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引
D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引
答案 A
解析 将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥。故选项A正确。
对点练4 三定则一定律的应用
11.如图11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11
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。
12.(多选)如图12所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，MN固定不动，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然增大时，则( )
图12
A.线圈所受安培力的合力方向向左
B.线圈所受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
答案 AC
解析 当MN中电流突然增大时，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，即abcda方向；由左手定则可知ab边和cd边受安培力均向左，可知线圈所受安培力的合力方向向左，选项A、C正确，B、D错误。
13. (2020·北京市朝阳区5月模拟)如图13所示为一对同轴的螺线管(轴线水平)剖面图。现给线圈A通电，其中的电流方向用“·”和“×”表示，且电流不断增大，线圈B中就会产生感应电流。下列说法正确的是( )
图13
A.线圈A中的磁场方向向左
B.线圈B中感应电流的磁场方向向右
C.线圈B中产生的感应电流大小不可能保持恒定
D.从左向右看线圈B中产生的感应电流为逆时针方向
答案 D
解析 由右手螺旋定则可知，线圈A中的磁场方向向右，故A错误；由于线圈A中电流增大，则磁场增大，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈B中感应电流的磁场方向向左，如果线圈A中电流均匀增大，则线圈B中的电流大小不变，故B、C错误；由楞次定律可知，从左向右看线圈B中产生的感应电流为逆时针方向，故D正确。
14.(2020·浙江绍兴市适应性考试)如图14所示是动圈式麦克风的示意简图，磁铁固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流，则线圈( )
图14
A.磁通量增大时，感应电流从a流向b
B.磁通量减小时，感应电流从b流向a
C.磁通量先增大后减小时，感应电流一直从a流向b
D.磁通量先增大后减小时，感应电流先从b流向a再从a流向b
答案 D
解析 由图可知，螺线管中原磁场方向向右；当磁通量增大时，感应电流磁场方向向左，由右手螺旋定则可知感应电流方向从b流向a；磁通量减小时，感应电流磁场方向向右，由右手螺旋定则可知感应电流方向从a流向b，故A、B、C错误，D正确。
15.(2020·浙江衢州、湖州、丽水三地市4月教学质量监测)如图15所示，光滑绝缘水平面上有两条固定导线ab、cd相互垂直彼此绝缘，在角平分线上，对称固定着四个相同的圆形金属线圈。某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，在这段时间内1、3线圈不受安培力，2、4线圈中电流方向分别为顺时针和逆时针，且受到指向各自圆心的安培力作用，则两导线的电流方向为( )
图15
A.a→b、c→d B.a→b、d→c
C.b→a、c→d D.b→a、d→c
答案 A
解析 由题意知，在导线电流逐渐增大的情况下，1、3线圈不受安培力，不产生感应电流，说明1、3象限中的线圈磁通量始终为零，2线圈产生顺时针感应电流，说明2象限中磁场垂直纸面向外，4线圈产生逆时针感应电流，说明4象限中磁场垂直纸面向里，同时当电流增大时，2与4内的磁通量都增大，根据楞次定律可知，产生的感应电流都会阻碍磁通量的增大，即受到指向各自圆心的安培力作用，综上所述，根据安培定则可判A正确，B、C、D错误。
课程标准内容及要求
核心素养及关键能力
核心素养
关键能力
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。
科学探究，基于证据得出结论
探究、论证能力
2.实验十四：探究影响感应电流方向的因素。
理解楞次定律。
科学探究及规律的理解应用
理解能力和分析推理能力
3.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。
规律的理解和应用
分析综合能力
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。
物理概念
理解能力
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
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
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
图1
相当于穿过某一面积的磁感线的条数。如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：
(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cs__θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
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，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
2.产生感应电流的条件
(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)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1】 (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，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2
(1)内容：如图2，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。
【自测2】 (2019·全国卷Ⅲ，14)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
答案 D
解析 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，选项D正确。
命题点一 实验十四 探究影响感应电流方向的因素
【例1】 (2020·江苏省如东高级中学月考)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图3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3
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。
【变式1】 (1)如图4所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
图4
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(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，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(2)中的条形磁铁的运动方向是向________(填“上”“下”)；图(3)中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；图(4)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(2)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(3)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(4)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。
命题点二 电磁感应现象的理解和判断
常见的产生感应电流的三种情况
【例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5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5
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。
【变式2】 (2020·全国卷Ⅱ，14)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图6所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
图6
A.库仑 B.霍尔
C.洛伦兹 D.法拉第
答案 D
解析 高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象，发现者是法拉第，A、B、C项错误，D项正确。
【变式3】 (2020·山东青岛市5月统一质量检测) 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图7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，经重复试验，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( )
图7
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
答案 D
解析 金属套环跳起来的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起。电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈。若套环是非导体材料，则套环不会跳起，故选项A、B、C错误，D正确。
命题点三 感应电流方向的判断
1.用楞次定律判断
(1)楞次定律中“阻碍”的含义
(2)应用楞次定律的思路
2.用右手定则判断
该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：
(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。
【例3】 (多选)(2020·海南省新高考3月线上诊断)如图8所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁铁从左向右靠近螺线管，则( )
图8
A.小球向右摆动
B.小球向左摆动
C.螺线管的左端相当于条形磁铁的N极
D.螺线管的左端相当于条形磁铁的S极
答案 AD
解析 当磁铁靠近时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极向下通过线圈再到左极，由于线圈相当于电源，因此左极电势高，所以带正电小球将向右摆动，故A正确，B错误；假如电路闭合，则螺线管中的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则可知螺线管的左端相当于S极，故C错误，D正确。
【变式4】 (多选)(2020·山东省济南市第一次模拟)如图9所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R。先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是( )
图9
A.闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B.闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C.断开开关时，a点电势低于b点电势
D.断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相反
答案 BC
解析 闭合开关时，铜圆盘中有电流经过，圆盘中电流方向沿半径向外，根据左手定则可知，从上往下看圆盘顺时针转动，故A错误；闭合开关转速稳定时，圆盘不受安培力作用，根据F＝BIL可知流过圆盘的电流为零，故B正确；断开开关时，从上往下看，圆盘顺时针转动，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势，由右手定则知，圆盘中电流方向沿半径向里，所以a点电势低于b点电势，故C正确；闭合开关时，流过电阻R上的电流方向从b点经电阻R到a点；断开开关时，a点电势低于b点电势，流过电阻R上的电流方向从b点经电阻R到a点，所以断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相同，故D错误。
【变式5】 (2020·江苏卷，3)如图10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10
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。
命题点四 楞次定律推论的应用
【例4】 (2020·全国卷Ⅲ，14)如图11，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11
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。
【变式6】 (多选)(2020·广东广州市二模)某电磁弹射装置的简化模型如图12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。闭合开关时金属环被弹射出去，若( )
图12
A.从右向左看，金属环中感应电流沿逆时针方向
B.将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动
C.将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动
D.金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电动势
答案 AC
解析 闭合开关后，由右手定则可知螺线管的左边为N极，故穿过圆环的磁场方向向左，由于圆环中磁通量变大，由楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向向右，故从右向左看，圆环中电流方向为逆时针，故A正确；将电源正负极对调，闭合开关时，圆环中的磁通量仍然增加，由楞次定律可知，圆环仍然向左运动，故B错误；金属环放置在右侧时，闭合开关，圆环中磁通量增加，由楞次定律可知，它将向右运动，故C正确；金属环不闭合，磁通量变化时会产生感应电动势，但是没有感应电流，故D错误。
【例5】 (多选)[2020·陕西渭南市教学质量检测(Ⅰ)]如图13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13
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eq \r(2gh)
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＝eq \r(2gh)，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＝eq \r(2gh)，D错误。
【变式7】 如图14所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是( )
图14
A.FN先大于mg，后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左，后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
答案 A
解析 根据“来拒去留”，磁铁靠近线圈时受到斜向上的斥力，由牛顿第三定律知，线圈受到斜向下的斥力。故它受到的支持力FN大于重力mg，磁铁远离线圈时受到斜向下的引力作用，线圈受到斜向上的引力，支持力FN小于重力mg，故A正确，B错误；整个过程磁铁对线圈的作用力都有向右的分量，即线圈有向右运动的趋势，摩擦力的方向始终向左，C错误；由于线圈中的磁通量先变大后变小，方向不变，故线圈中电流前后方向相反，D错误。
命题点五 三定则一定律的应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
【例6】 (多选)如图15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的左边有一如图所示的闭合电路，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15
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eq \(――→,\s\up7(左手定则))MN中的感应电流方向为M→Neq \(――→,\s\up7(安培定则))L1中感应电流的磁场方向向上eq \(――→,\s\up7(楞次定律))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(L2中磁场方向向上减弱,L2中磁场方向向下增强))。若L2中磁场方向向上减弱eq \(――→,\s\up7(安培定则))PQ中电流方向为Q→P且减小eq \(――→,\s\up7(右手定则))PQ向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强eq \(――→,\s\up7(安培定则))PQ中电流方向为P→Q且增大eq \(――→,\s\up7(右手定则))PQ向左加速运动。故选项B、C正确，A、D错误。
【变式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16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16
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中产生感应电流方向为由a指向b，根据左手定则可知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。
课时限时练
(限时：30分钟)
对点练1 电磁感应现象的理解和判断
1.[2020·北京市丰台区第二学期统一练习(一)]图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当开关断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是( )
图1
A.拔出线圈A
B.在线圈A中插入铁芯
C.滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动
D.滑动变阻器的滑动触头向左加速滑动
答案 B
解析 开关断开时，代表通过线圈B的磁通量减小时，产生感应电流使得电流表的指针向右偏，这是一个参考方向，则如果让电流表的指针向左偏，则必须让通过线圈B的磁通量增大；拔出线圈A，穿过线圈B的磁通量减小，电流表的指针右偏，故A错误；在线圈A中插入铁芯，会使线圈B中的磁通量增大，故B正确；滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动时，它的电阻增大，则电路中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表的指针右偏，故C错误；滑动变阻器的滑动触头向左加速滑动，使电阻变大，电流变小，穿过线圈B的磁通量变小，电流表的指针右偏，故D错误。
2.(多选)下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是( )
图2
答案 BCD
解析 开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A错误；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B正确；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C正确；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D正确。
3.(多选)(2020·广东深圳市第二次统测)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
图3
A.图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电
B.图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
C.图(c)中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果
D.图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度
答案 AC
解析 电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，即利用发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电，故A正确；恒定的电流激发恒定的磁场，穿过金属锅的磁通量不变，不会发生电磁感应现象，没有涡流产生，故B错误；如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果，故C正确；给电子感应加速器通以恒定电流时产生的磁场不变，即磁通量不变，则不会产生感生电场，则不能加速电子，故D错误。
4.如图4所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
图4
A.ab向右运动，同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°)
答案 A
解析 设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScs θ，S增大，θ减小，cs θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cs θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cs θ减小，Φ可能不变，D错误。
对点练2 感应电流方向的判断
5.(2020·海南省新高考一模)如图5(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5
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。
6.(2020·北京市昌平区二模练习)如图6所示，MN是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下过程中，abcd中有感应电流产生且感应电流的方向为abcda的是( )
图6
A.将abcd向左平移
B.将abcd垂直纸面向外平移
C.将abcd以MN为轴转动30°
D.将abcd以ab为轴转动30°
答案 C
解析 将abcd向左平移，则穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向是adcba，选项A错误；将abcd垂直纸面向外平移，则穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，选项B错误；将abcd以MN为轴转动30°，则穿过线圈的磁通量向外减小，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向是abcda，选项C正确；将abcd以ab为轴转动30°，则穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，选项D错误。
7.如图7所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内。当发现闭合线圈向右摆动时( )
图7
A.AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B.AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
答案 C
解析 根据楞次定律知线圈中的感应电流产生的磁场阻碍导线AB产生的磁场引起线圈P中磁通量变化，则线圈中电流方向为逆时针方向，导线AB的电流在增大，故C正确。
对点练3 楞次定律推论的应用
8.(2020·北京市石景山区上学期期末)如图8所示，两个很轻的铝环a、b，环a闭合，环b不闭合，a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，此时整个装置静止。下列选项正确的是( )
图8
A.条形磁铁N极垂直环a靠近a，环a将靠近磁铁
B.条形磁铁S极垂直环a远离a，环a将不动
C.条形磁铁N极垂直环b靠近b，环b将靠近磁铁
D.条形磁铁S极垂直环a靠近a，环a将远离磁铁
答案 D
解析 当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运动，a环将远离磁铁，故A错误；当条形磁铁S极垂直a环靠近a时，同理分析，B错误，D正确；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动，故C错误。
9.如图9所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是( )
图9
A.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反
C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落
D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
答案 B
解析 若电梯突然坠落，穿过闭合线圈A、B内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A与B中感应电流方向相反，故B正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误。
10.如图10所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中( )
图10
A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥
C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引
D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引
答案 A
解析 将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥。故选项A正确。
对点练4 三定则一定律的应用
11.如图11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11
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。
12.(多选)如图12所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，MN固定不动，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然增大时，则( )
图12
A.线圈所受安培力的合力方向向左
B.线圈所受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为abcda
D.感应电流方向为adcba
答案 AC
解析 当MN中电流突然增大时，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，即abcda方向；由左手定则可知ab边和cd边受安培力均向左，可知线圈所受安培力的合力方向向左，选项A、C正确，B、D错误。
13. (2020·北京市朝阳区5月模拟)如图13所示为一对同轴的螺线管(轴线水平)剖面图。现给线圈A通电，其中的电流方向用“·”和“×”表示，且电流不断增大，线圈B中就会产生感应电流。下列说法正确的是( )
图13
A.线圈A中的磁场方向向左
B.线圈B中感应电流的磁场方向向右
C.线圈B中产生的感应电流大小不可能保持恒定
D.从左向右看线圈B中产生的感应电流为逆时针方向
答案 D
解析 由右手螺旋定则可知，线圈A中的磁场方向向右，故A错误；由于线圈A中电流增大，则磁场增大，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈B中感应电流的磁场方向向左，如果线圈A中电流均匀增大，则线圈B中的电流大小不变，故B、C错误；由楞次定律可知，从左向右看线圈B中产生的感应电流为逆时针方向，故D正确。
14.(2020·浙江绍兴市适应性考试)如图14所示是动圈式麦克风的示意简图，磁铁固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流，则线圈( )
图14
A.磁通量增大时，感应电流从a流向b
B.磁通量减小时，感应电流从b流向a
C.磁通量先增大后减小时，感应电流一直从a流向b
D.磁通量先增大后减小时，感应电流先从b流向a再从a流向b
答案 D
解析 由图可知，螺线管中原磁场方向向右；当磁通量增大时，感应电流磁场方向向左，由右手螺旋定则可知感应电流方向从b流向a；磁通量减小时，感应电流磁场方向向右，由右手螺旋定则可知感应电流方向从a流向b，故A、B、C错误，D正确。
15.(2020·浙江衢州、湖州、丽水三地市4月教学质量监测)如图15所示，光滑绝缘水平面上有两条固定导线ab、cd相互垂直彼此绝缘，在角平分线上，对称固定着四个相同的圆形金属线圈。某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，在这段时间内1、3线圈不受安培力，2、4线圈中电流方向分别为顺时针和逆时针，且受到指向各自圆心的安培力作用，则两导线的电流方向为( )
图15
A.a→b、c→d B.a→b、d→c
C.b→a、c→d D.b→a、d→c
答案 A
解析 由题意知，在导线电流逐渐增大的情况下，1、3线圈不受安培力，不产生感应电流，说明1、3象限中的线圈磁通量始终为零，2线圈产生顺时针感应电流，说明2象限中磁场垂直纸面向外，4线圈产生逆时针感应电流，说明4象限中磁场垂直纸面向里，同时当电流增大时，2与4内的磁通量都增大，根据楞次定律可知，产生的感应电流都会阻碍磁通量的增大，即受到指向各自圆心的安培力作用，综上所述，根据安培定则可判A正确，B、C、D错误。
课程标准内容及要求
核心素养及关键能力
核心素养
关键能力
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。
科学探究，基于证据得出结论
探究、论证能力
2.实验十四：探究影响感应电流方向的因素。
理解楞次定律。
科学探究及规律的理解应用
理解能力和分析推理能力
3.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。
规律的理解和应用
分析综合能力
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。
物理概念
理解能力
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
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
相关试卷
新高考物理一轮复习讲义第11章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 (含解析)： 这是一份新高考物理一轮复习讲义第11章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 (含解析)，文件包含人教版物理九年级全册同步精品讲义153串联和并联原卷版doc、人教版物理九年级全册同步精品讲义153串联和并联教师版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共35页， 欢迎下载使用。
新高考物理一轮复习精讲精练第11章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象楞次定律（含解析）： 这是一份新高考物理一轮复习精讲精练第11章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象楞次定律（含解析），共17页。试卷主要包含了磁通量，电磁感应现象，感应电流方向的判定等内容，欢迎下载使用。
(新高考)高考物理一轮复习讲义 第10章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律（含解析）： 这是一份(新高考)高考物理一轮复习讲义 第10章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律（含解析），共20页。试卷主要包含了磁通量，电磁感应现象，感应电流方向的判定等内容，欢迎下载使用。
