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2.1 楞次定律
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 1
知识点一 实验:探究影响感应电流方向的因素 1
知识点二 楞次定律 4
知识点三 右手定则的理解和应用 7
模块三 巩固提高 9
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.楞次定律的内容及其本质 2.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向. 楞次定律是电磁学的基础,亦是高考必考的重点、热点内容.既有单独考查的选择题,更有与其他知识相结合的综合性计算题.试题具有较强的灵活性和综合性、难度中等及以下分值为4~6分.
模块二 知识掌握
知识点一 实验:探究影响感应电流方向的因素
【知识梳理】
1.实验原理
(1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,找出感应电流的方向.
(2)通过实验,观察、分析原磁场方向和磁通量的变化,记录感应电流的方向,然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系.
2.实验器材
条形磁体,线圈,电流表,导线若干,滑动变阻器,开关,干电池,电池盒.
3.实验过程
(1)探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系.
实验电路如图甲、乙所示:
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.(指针偏转方向应由实验得出,并非所有电流表都是这样的)
(2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
①按图连接电路,明确线圈的绕线方向.
②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.
③观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况,并将结果填入表格.
甲 乙 丙 丁
条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈
原磁场方向 (“向上”或 “向下”)
穿过线圈的 磁通量变化 情况(“增加”或“减少”)
感应电流的 方向(在线圈 上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应电流的 磁场方向 (“向上”或 “向下”)
原磁场与感 应电流磁场 方向的关系
④整理器材.
4.结果分析
根据上表记录,得到下述结果:
甲、乙两种情况下,磁通量都 ,感应电流的磁场方向与原磁场方向 ,阻碍磁通量的增加;丙、丁两种情况下,磁通量都 ,感应电流的磁场方向与原磁场方向 ,阻碍磁通量的减少.
实验结论:感应电流具有这样的方向,即 总要 引起感应电流的 .
5.注意事项
(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时,要用试触法并注意减小电流大小,防止电流过大或通电时间过长损坏电流表.
(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计.
(3)实验前设计好表格,并明确线圈的绕线方向.
(4)按照控制变量的思想进行实验.
(2023 海淀区校级三模)某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素,将磁体从线圈中向上匀速抽出时,观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.若将磁体向上加速抽出,灵敏电流计指针也会向右偏转
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向左偏转
(2023 房山区二模)如图所示,在“探究感应电流产生的条件”实验中,正确连接好电路后,关于该实验,下列说法不正确的是( )
A.开关闭合瞬间,电流表的指针发生偏转
B.开关闭合后,电路达稳定状态,电流表指针不发生偏转
C.开关闭合后,线圈A从线圈B中插入与拔出时,电流表指针发生偏转
D.开关闭合后,滑动变阻器的滑片匀速滑动,电流表指针不发生偏转
(2023 丰台区一模)如图甲所示,某同学在研究电磁感应现象时,将一线圈两端与电流传感器相连,强磁铁从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像,t2时刻电流为0,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.在t2时刻,穿过线圈的磁通量的变化率为0
B.在t1到t2时间内,强磁铁的加速度大于重力加速度
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到t3的时间内,强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
知识点二 楞次定律
【知识梳理】
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 .
2.从能量角度理解楞次定律
感应电流沿着楞次定律所述的方向,是 定律的必然结果,当磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,使 能转化为感应电流的 .
【重难诠释】
1.对楞次定律的理解
(1)楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.
(2)对“阻碍”的理解
问题 结论
谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响
(3)“阻碍”的表现形式
从磁通量变化的角度看:感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.
从相对运动的角度看:感应电流的效果是阻碍相对运动.
2.楞次定律的应用
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
(1)明确所研究的闭合回路,判断原磁场方向.
(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化.
(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向.
(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向.
(2023春 合肥期末)某磁场磁感线如图,有一铜线圈自A处落至B处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是( )
A.始终顺时针 B.先顺时针再逆时针
C.始终逆时针 D.先逆时针再顺时针
(2023春 黄埔区校级期中)如图所示,光滑导轨M、N水平固定放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合电路。当一条形磁铁(下端为N极)从上方下落的过程中,下列说法正确的是( )
A.条形磁铁穿入线框阶段,导体棒产生的感应电流从P到Q
B.条形磁铁穿入线框阶段,导体棒P、Q互相远离
C.条形磁铁穿出线框阶段,导体棒P、Q互相靠拢
D.条形磁铁穿出线框阶段,磁铁的机械能减小
(2023春 温江区校级期末)如图甲所示为亥姆霍兹线圈的示意图,两线圈平行正对放置、相距较近,两线圈中通有相同的电流,电流随时间变化的规律如图乙,m点为圆心O1、O2连线的中点,现在m点放置一个与通电线圈平行的小金属圆环,下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,两线圈之间磁场的磁感应强度大小恒定
B.t3时刻,位于m点的圆环产生的感生电动势最大
C.t2时刻前后瞬间,位于m点的圆环中产生的感应电流方向不同
D.如果m点的圆环水平放置,则m点的圆环中无感应电流
知识点三 右手定则的理解和应用
【情境导入】
如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动.
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系?
【知识梳理】
如图所示,内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使 指向导线运动的方向,这时 所指的方向就是感应电流的方向.
【重难诠释】
1.右手定则的适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系:
(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源.
3.楞次定律与右手定则的比较
规律 比较内容 楞次定律 右手定则
区别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
联系 右手定则是楞次定律的特例
(2022秋 清远期末)家住合肥的张同学周末来到郊外的公园游玩,一架飞机由西向东匀速飞过张同学的头顶。下列说法正确的是( )
A.两机翼电势一样高 B.南边的机翼电势高
C.北边的机翼电势高 D.无法判断
(2022春 松山区校级月考)如图所示,北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行,该处地磁场的水平分量大小为B1,方向由南向北,竖直分量大小为B2,假设自行车的车把为长为L的金属平把,下列结论正确的是( )
A.图示位置中辐条上A点比B点电势低
B.左车把的电势比右车把的电势低
C.自行车左拐改为南北骑向,辐条A点比B点电势高
D.自行车左拐改为南北骑向,辐条A点比B点电势低
(2022春 临泽县校级期中)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,在导轨上与导轨接触良好的导体棒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的作用力向右
模块三 巩固提高
(2023春 重庆期中)如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部),关于线圈中感应电流的方向、磁铁与线圈间相互作用情况,下列说法正确的是( )
A.与图中箭头方向相同、相互吸引
B.与图中箭头方向相同、相互排斥
C.与图中箭头方向相反、相互吸引
D.与图中箭头方向相反、相互排斥
(2023春 渝中区校级期中)某同学制作了一个简易的稳定装置,如图所示,N极朝右的条形磁铁正中心被细线悬挂在天花板下,沿条形磁铁中轴线的左右两侧放置两个完全相同的闭合圆形线圈,线圈始终与地面保持相对静止,需要稳定的实验设备悬挂于条形磁铁下方(图中未画出),当条形磁铁左右摆动或前后转动时,可快速地回到初始的稳定状态,则( )
A.当条形磁铁向右摆动时,从右往左看,右侧线圈将产生逆时针的感应电流
B.当条形磁铁向右摆动时,左侧线圈有收缩的趋势,右侧线圈有扩张的趋势
C.无论条形磁铁向哪边摆动,两侧线圈总是同时对磁铁提供排斥力
D.无论条形磁铁向哪边摆动,两侧线圈的感应电流方向总是相反
(2023春 渝中区校级月考)自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来,不管是理论还是实验物理学家都一直在努力寻找,但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据。近年来,一些凝聚态物理学家找到了磁单极子存在的有力证据,并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象,这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝新的曙光。如果有一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈,那么,从上向下看,这个线圈中将出现( )
A.先是逆时针方向,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向,然后是逆时针方向,再是顺时针方向的感应电流
C.逆时针方向的持续流动的感应电流
D.先是顺时针方向,然后是逆时针方向的感应电流
(2023春 迎泽区校级月考)如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置。某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间,铝笼可以绕支点自由转动,其截面图如图乙所示。开始时,铝笼和磁铁均静止,转动磁铁,会发现铝笼也会跟着发生转动,下列说法正确的是( )
A.铝笼是因为受到安培力而转动的
B.铝笼转动的速度的大小和方向与磁铁相同
C.磁铁从图乙位置开始转动时,铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a
D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,铝笼将保持匀速转动
(2023春 湖北期中)如图甲所示,水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线,矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(图甲中电流所示的方向为正方向),则( )
A.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向左
B.t2到t3时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向左
C.在t2时刻,线框内电流的方向为abcda,线框受力向右
D.在t3时刻,线框内电流最大,线框受力最大
(2023 西城区三模)竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离,其中直导线固定,线圈可自由运动,当同时通以如图所示方向的电流时(圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流),则从左向右看,线圈将( )
A.不动
B.顺时针转动,同时靠近导线
C.顺时针转动,同时离开导线
D.逆时针转动,同时靠近导线
(2023春 通州区期中)如图所示,在水平放置的条形磁铁的S极附近,一个闭合线圈始终竖直向下加速运动,并始终保持水平。在位置B时S极附近的磁感线正好与线圈平面平行,A、B之间和B、C之间的距离相等,且都比较小。下列说法正确的是( )
A.线圈在位置A时感应电流的方向为逆时针(俯视)
B.线圈在位置C时感应电流的方向为逆时针(俯视)
C.线圈在位置B时穿过线圈的磁通量最小
D.线圈在位置C时的感应电流与在位置A时的一样大
(2023春 日照期中)如图甲所示,水平桌面上固定的闭合金属线圈处于磁感应强度为B的磁场中,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。设磁场垂直桌面向上为正方向,则金属线圈中感应电流的方向(从上向下看)( )
A.0~t1的时间内为逆时针方向
B.t1~t2的时间内为顺时针方向
C.t2~t3的时间内为顺时针方向
D.t3~t4的时间内为顺时针方向
(2023春 杨浦区校级期中)如图所示,cdef是一个单匝矩形线圈,ab是一根靠近矩形线圈的通电导线,位置靠近cd,若ab中的电流向上,电流大小突然减小时,cdef线圈受到的安培力的合力( )
A.方向向左 B.方向向右 C.方向向上 D.为零
(2023 松江区二模)如图,长直导线MN置于三角形金属线框ABC上,两者彼此绝缘,线框被导线分成面积相等的两部分,导线通入由M到N的电流,当电流增大时,关于线框的判断正确的是( )
A.磁通量的变化量为零
B.受到向右的安培力
C.产生顺时针方向的感应电流
D.两侧均有收缩的趋势
(2023 荔湾区校级开学)据媒体报道,我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统,该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去,则下列说法正确的是( )
A.金属环向左运动的瞬间有扩大趋势
B.增加线圈的匝数,将会增大金属环启动时的加速度
C.若将金属环置于线圈的右侧,则金属环将不能弹射出去
D.合上开关S的瞬间,从左侧看金属环中产生沿顺时针方向的感应电流
(2023 衡阳二模)如图所示,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逆时针方向感应电流的是( )
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
(2023 鞍山三模)如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中通有电流,方向如图所示。当线圈A中的电流突然减弱时,线圈B中的感应电流方向为( )
A.沿顺时针方向
B.沿逆时针方向
C.无感应电流
D.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
(2022秋 香坊区校级期末)利用如图所示装置可探究感应电流产生的条件。线圈A通过滑动变阻器和开关S连接到电源上,线圈B的两端连接到电流计G上,把线圈A装在线圈B的里面。某同学发现闭合开关S时,电流表指针向右偏转,由此可以判断( )
A.断开开关S时,电流表指针向右偏转
B.线圈A向上移动时,电流表指针向右偏转
C.线圈A中铁芯向上拔出时,电流表指针向右偏转
D.滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表指针向右偏转
(2022秋 未央区校级期末)在学习《电磁感应》时,老师在课堂上做了这样的演示实验:如图所示,铝制水平横梁两端各固定一个铝环,其中A环是闭合的,B环是断开的,横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时,用一磁铁的N极去接近A环,发现横梁绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响,关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.用磁铁的N极接近A环,除发现题中描述现象外,A环还有收缩的趋势
B.用磁铁的S极接近A环,横梁会绕支点沿逆时针(俯视)方向转动
C.用磁铁的N极接近B环,横梁会绕支点沿逆时针(俯视)方向转动
D.制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果
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2.1 楞次定律
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 1
知识点一 实验:探究影响感应电流方向的因素 1
知识点二 楞次定律 5
知识点三 右手定则的理解和应用 8
模块三 巩固提高 11
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.楞次定律的内容及其本质 2.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向. 楞次定律是电磁学的基础,亦是高考必考的重点、热点内容.既有单独考查的选择题,更有与其他知识相结合的综合性计算题.试题具有较强的灵活性和综合性、难度中等及以下分值为4~6分.
模块二 知识掌握
知识点一 实验:探究影响感应电流方向的因素
【知识梳理】
1.实验原理
(1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,找出感应电流的方向.
(2)通过实验,观察、分析原磁场方向和磁通量的变化,记录感应电流的方向,然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系.
2.实验器材
条形磁体,线圈,电流表,导线若干,滑动变阻器,开关,干电池,电池盒.
3.实验过程
(1)探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系.
实验电路如图甲、乙所示:
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.(指针偏转方向应由实验得出,并非所有电流表都是这样的)
(2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
①按图连接电路,明确线圈的绕线方向.
②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.
③观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况,并将结果填入表格.
甲 乙 丙 丁
条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈
原磁场方向 (“向上”或 “向下”)
穿过线圈的 磁通量变化 情况(“增加”或“减少”)
感应电流的 方向(在线圈 上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应电流的 磁场方向 (“向上”或 “向下”)
原磁场与感 应电流磁场 方向的关系
④整理器材.
4.结果分析
根据上表记录,得到下述结果:
甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加;丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少.
实验结论: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.
5.注意事项
(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时,要用试触法并注意减小电流大小,防止电流过大或通电时间过长损坏电流表.
(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计.
(3)实验前设计好表格,并明确线圈的绕线方向.
(4)按照控制变量的思想进行实验.
(2023 海淀区校级三模)某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素,将磁体从线圈中向上匀速抽出时,观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.若将磁体向上加速抽出,灵敏电流计指针也会向右偏转
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向左偏转
【解答】解:AB.磁体向上加速、减速或匀速抽出,螺线管内磁通量向上在减小,线圈中感应电流产生感应磁场向上,就能观察到灵敏电流计指针向右偏转,故A错误,B正确;
C.将磁体的N、S极对调,向上抽出、磁通量向下在减小,则线圈中感应电流产生感应磁场向下,灵敏电流计指针仍向左偏转,故C错误;
D.将磁体的N、S极对调,向下插入、磁通量向下在增加,则线圈中感应电流产生感应磁场向上,灵敏电流计指针仍向右偏转,故D错误。
故选:B。
(2023 房山区二模)如图所示,在“探究感应电流产生的条件”实验中,正确连接好电路后,关于该实验,下列说法不正确的是( )
A.开关闭合瞬间,电流表的指针发生偏转
B.开关闭合后,电路达稳定状态,电流表指针不发生偏转
C.开关闭合后,线圈A从线圈B中插入与拔出时,电流表指针发生偏转
D.开关闭合后,滑动变阻器的滑片匀速滑动,电流表指针不发生偏转
【解答】解:产生感应电流的必要条件有两个,一个是电路是闭合且通的;二是穿过闭合电路的磁通量发生变化;其中ACD都满足了这两个条件,都产生了感应电流,故电流表的指针发生偏转,B电路稳定,没有磁通量变化,故B中电流表指针不发生偏转,故ABC正确,D错误。
本题选不正确的,故选:D。
(2023 丰台区一模)如图甲所示,某同学在研究电磁感应现象时,将一线圈两端与电流传感器相连,强磁铁从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像,t2时刻电流为0,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.在t2时刻,穿过线圈的磁通量的变化率为0
B.在t1到t2时间内,强磁铁的加速度大于重力加速度
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到t3的时间内,强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【解答】解:A.t2时刻电流为0,说明感应电动势为零,根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈的磁通量的变化率为0,故A正确;
B.由“来拒去留”可知在t1到t2时间内,强磁铁受到线圈向上的作用力F,且初始阶段有F小于重力,根据牛顿第二定律可得:
由此可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度,故B错误;
C.由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力始终向上,故C错误;
D.在t1到t3的时间内,强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能,故D错误。
故选:A。
知识点二 楞次定律
【知识梳理】
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.从能量角度理解楞次定律
感应电流沿着楞次定律所述的方向,是能量守恒定律的必然结果,当磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,使机械能转化为感应电流的电能.
【重难诠释】
1.对楞次定律的理解
(1)楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.
(2)对“阻碍”的理解
问题 结论
谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响
(3)“阻碍”的表现形式
从磁通量变化的角度看:感应电流的效果是阻碍磁通量的变化.
从相对运动的角度看:感应电流的效果是阻碍相对运动.
2.楞次定律的应用
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
(1)明确所研究的闭合回路,判断原磁场方向.
(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化.
(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向.
(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向.
(2023春 合肥期末)某磁场磁感线如图,有一铜线圈自A处落至B处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是( )
A.始终顺时针 B.先顺时针再逆时针
C.始终逆时针 D.先逆时针再顺时针
【解答】解:在下落过程中,磁感应强度先增大后减小,所以穿过线圈的磁通量先增大后减小,
A处落到中间处,穿过线圈的磁通量增大,产生感应电流磁场方向向下,所以感应电流的方向为顺时针。
中间处落到B处,穿过线圈的磁通量减小,产生感应电流磁场方向向上,所以感应电流的方向为逆时针。
故选:B。
(2023春 黄埔区校级期中)如图所示,光滑导轨M、N水平固定放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合电路。当一条形磁铁(下端为N极)从上方下落的过程中,下列说法正确的是( )
A.条形磁铁穿入线框阶段,导体棒产生的感应电流从P到Q
B.条形磁铁穿入线框阶段,导体棒P、Q互相远离
C.条形磁铁穿出线框阶段,导体棒P、Q互相靠拢
D.条形磁铁穿出线框阶段,磁铁的机械能减小
【解答】解:AB、磁铁下落时(未穿过线框平面),回路中的磁通量向下增大,根据楞次定律和安培定则,从上方往下观察,回路中的电流为逆时针,即是由Q到P,根据由左手定则可得,P受力向左,Q受力向右,相互靠拢,故AB错误;
C.磁铁继续下落时(已穿过线框平面),回路中的磁通量向下减小,根据楞次定律和安培定则,从上方往下观察,回路中的电流为顺时针,即是由P到Q,根据由左手定则可得,P受力向右,Q受力向左,相互远离;故C错误;
D.根据“来拒去留”的规律,线框回路中的电流产生的磁场会阻碍磁铁的下落,因此磁场力对磁铁做负功,所以机械能减少,故D正确。
故选:D。
(2023春 温江区校级期末)如图甲所示为亥姆霍兹线圈的示意图,两线圈平行正对放置、相距较近,两线圈中通有相同的电流,电流随时间变化的规律如图乙,m点为圆心O1、O2连线的中点,现在m点放置一个与通电线圈平行的小金属圆环,下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,两线圈之间磁场的磁感应强度大小恒定
B.t3时刻,位于m点的圆环产生的感生电动势最大
C.t2时刻前后瞬间,位于m点的圆环中产生的感应电流方向不同
D.如果m点的圆环水平放置,则m点的圆环中无感应电流
【解答】解:A.t1~t2时间内,两线圈产生的磁场方向向左,线圈中电流均匀减小,两线圈之间的磁场的磁感应强度也均匀减小,故A错误;
B.t3时刻,两线圈中电流达到t2~t4时间内的最大值,但是电流变化率为零,即处于m点的圆环中磁通量变化率为零,由法拉第电磁感应定律知,此时m点处的圆环产生的感生电动势为零,故B错误;
C.t1~t2时间内两线圈电流正向减小,t2~t3时间内两线圈电流反向增大,由楞次定律知,t1~t3时间内m点的圆环中产生的感应电流方向不变,故C错误;
D.若m点的圆环水平放置,则通过圆环的磁通量始终为零,所以圆环内没有感应电流,故D正确。
故选:D。
知识点三 右手定则的理解和应用
【情境导入】
如图所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动.
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系?
答案 (1)感应电流的方向为a→d→c→b→a;
(2)满足右手定则.
【知识梳理】
如图所示,内容: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.
【重难诠释】
1.右手定则的适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系:
(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源.
3.楞次定律与右手定则的比较
规律 比较内容 楞次定律 右手定则
区别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
联系 右手定则是楞次定律的特例
(2022秋 清远期末)家住合肥的张同学周末来到郊外的公园游玩,一架飞机由西向东匀速飞过张同学的头顶。下列说法正确的是( )
A.两机翼电势一样高 B.南边的机翼电势高
C.北边的机翼电势高 D.无法判断
【解答】解:当飞机在北半球飞行时,由于地磁场的存在,且地磁场的竖直分量方向竖直向下,由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的,由低电势指向高电势,由右手定则可判知,飞机的北边机翼电势高,南边机翼电势低,故C正确,ABD错误。
故选:C。
(2022春 松山区校级月考)如图所示,北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行,该处地磁场的水平分量大小为B1,方向由南向北,竖直分量大小为B2,假设自行车的车把为长为L的金属平把,下列结论正确的是( )
A.图示位置中辐条上A点比B点电势低
B.左车把的电势比右车把的电势低
C.自行车左拐改为南北骑向,辐条A点比B点电势高
D.自行车左拐改为南北骑向,辐条A点比B点电势低
【解答】解:A、自行车行驶时,辐条切割磁感线,从东往西沿直线以速度v骑行,根据右手定则判断可知,题目中图示位置中辐条A点电势比B点电势低,故A正确;
B、在行驶过程中,车把与竖直分量的磁场切割,因此产生感应电流,根据右手定则可知,左车把的电势比右车把的电势高,故B错误;
CD、自行车左拐改为南北骑向,自行车辐条没有切割磁感线,AB电势等高,故CD错误。
故选:A。
(2022春 临泽县校级期中)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,在导轨上与导轨接触良好的导体棒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的作用力向右
【解答】解:AB、两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,导体棒AB向右运动,闭合回路磁通量增加,由楞次定律判断,回路中感应电流所产生的磁场方向与原磁场方向相反,即感应电流所产生的磁场方向垂直纸面向外,再根据安培定则可知感应电流的方向为B→A→C→D→B,故导体棒CD内有电流通过,方向是C→D,故B正确,B错误;
CD、导体棒CD内有方向C→D的电流通过,导体棒AB内有方向B→A的电流通过,根据左手定则判断可知:导体棒CD受到的磁场力向右,AB受到的磁场力向左,故CD错误。
故选B。
模块三 巩固提高
(2023春 重庆期中)如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部),关于线圈中感应电流的方向、磁铁与线圈间相互作用情况,下列说法正确的是( )
A.与图中箭头方向相同、相互吸引
B.与图中箭头方向相同、相互排斥
C.与图中箭头方向相反、相互吸引
D.与图中箭头方向相反、相互排斥
【解答】解:由题可知条形磁铁的N极向下,则穿过线圈的磁场方向向下,当磁铁向下运动时,向下穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流产生的磁场的方向N极向上,则感应电流的方向如图中所示,根据“来拒去留”可知,线圈对磁铁有斥力作用,相互排斥,故B正确,ACD错误。
故选:B。
(2023春 渝中区校级期中)某同学制作了一个简易的稳定装置,如图所示,N极朝右的条形磁铁正中心被细线悬挂在天花板下,沿条形磁铁中轴线的左右两侧放置两个完全相同的闭合圆形线圈,线圈始终与地面保持相对静止,需要稳定的实验设备悬挂于条形磁铁下方(图中未画出),当条形磁铁左右摆动或前后转动时,可快速地回到初始的稳定状态,则( )
A.当条形磁铁向右摆动时,从右往左看,右侧线圈将产生逆时针的感应电流
B.当条形磁铁向右摆动时,左侧线圈有收缩的趋势,右侧线圈有扩张的趋势
C.无论条形磁铁向哪边摆动,两侧线圈总是同时对磁铁提供排斥力
D.无论条形磁铁向哪边摆动,两侧线圈的感应电流方向总是相反
【解答】解:A.N极朝右的条形磁铁向右摆动时,向右穿过右侧线圈的磁通量增加,根据楞次定律可知,右侧线圈将产生方向向左的感应磁场,从右往左看为顺时针的电流,故A错误;
B.条形磁铁向右摆动时,向右穿过右侧线圈的磁通量增加,根据楞次定律,右侧线圈有收缩的趋势,穿过左侧线圈的磁通量减少,根据楞次定律左侧线圈有扩张的趋势,故B错误;
C.根据楞次定律的推广“阻碍相对运动”可知,条形磁铁摆动时,靠近线圈时会受到排斥力作用,远离线圈时会受到吸引力作用,故两侧线圈总是一个提供排斥力,一个提供吸引力,故C错误;
D.条形磁铁摆动时,两侧线圈的磁通量总是朝同一方向且一个增加一个减少,故线圈内会产生反方向的感应磁场,从而形成方向相反的感应电流,故D正确。
故选:D。
(2023春 渝中区校级月考)自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来,不管是理论还是实验物理学家都一直在努力寻找,但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据。近年来,一些凝聚态物理学家找到了磁单极子存在的有力证据,并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象,这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝新的曙光。如果有一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈,那么,从上向下看,这个线圈中将出现( )
A.先是逆时针方向,然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向,然后是逆时针方向,再是顺时针方向的感应电流
C.逆时针方向的持续流动的感应电流
D.先是顺时针方向,然后是逆时针方向的感应电流
【解答】解:只有N极的磁单极子从上到下穿过闭合超导线圈,可分成穿入和穿出两个过程:
当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈中磁通量增加,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知,感应磁场方向:从上向下看,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针;当磁单极子远离线圈时,穿过线圈中磁通量减小,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知,感应磁场方向:从上向下,再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针。所以磁单极子从上到下穿过闭合超导线圈,从上向下看,闭合超导线圈中将出现逆时针方向的持续流动的感应电流。故C正确,ABD错误。
故选:C。
(2023春 迎泽区校级月考)如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置。某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间,铝笼可以绕支点自由转动,其截面图如图乙所示。开始时,铝笼和磁铁均静止,转动磁铁,会发现铝笼也会跟着发生转动,下列说法正确的是( )
A.铝笼是因为受到安培力而转动的
B.铝笼转动的速度的大小和方向与磁铁相同
C.磁铁从图乙位置开始转动时,铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a
D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,铝笼将保持匀速转动
【解答】解:A.磁铁转动的过程中通过铝笼截面的磁通量增加,因此在铝笼内产生感应电流,根据楞次定律可知铝笼受到安培力作用,导致铝笼转动,故A正确;
B.根据楞次定律可知,为阻碍磁通量增加,则导致铝笼与磁铁转动方向相同,但快慢不相同,铝笼的转速一定比磁铁的转速小,故B错误;
C.磁铁从图乙位置开始转动时,导致通过铝笼截面的磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流方向为a→b→c→d→a,故C错误;
D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流,所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动,故D错误。
故选:A。
(2023春 湖北期中)如图甲所示,水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线,矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(图甲中电流所示的方向为正方向),则( )
A.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向左
B.t2到t3时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向左
C.在t2时刻,线框内电流的方向为abcda,线框受力向右
D.在t3时刻,线框内电流最大,线框受力最大
【解答】解:A.由图可知t1到t2时间内,直导线中电流方向向上,根据安培定则可知,根据楞次定律可知线框位置处的磁场方向垂直纸面向里,直导线中电流减小,穿过线框的磁通量减小,线框中感应电流产生的磁场在线框内部方向也垂直纸面向里,可知线框内电流的方向为abcda,根据左手定则可知,直导线产生的磁场,对ad边的安培力向左,对bc边的安培力向右,对ab边的安培力向上,对cd边的安培力向下,根据直导线产生的磁场分布可知,ab与cd边所受安培力的合力为0,ad边的安培力大于bc边的安培力,则线框受力向左,故A正确;
B.t2到t3时间内,直导线中电流方向向下,根据安培定则可知,线框位置处的磁场方向垂直纸面向外,直导线中电流增大,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律可知线框中感应电流产生的磁场在线框内部方向垂直纸面向里,根据安培定则,可知线框内电流的方向为abcda,根据左手定则可知,直导线产生的磁场,对ad边的安培力向右,对bc边的安培力向左,对ab边的安培力向下,对cd边的安培力向上,根据直导线产生的磁场分布可知,ab与cd边所受安培力的合力为0,ad边的安培力大于bc边的安培力,则线框受力向右,故B错误;
C.根据上述可知,在t2时刻直导线中电流为0,则此时刻直导线没有产生磁场,即线框没有受到安培力作用,故C错误;
D.在t3时刻图线切线的斜率为0,即电流的变化率为0,则其产生磁场的磁感应强度的变化率为0,所以此时刻线框中的感应电流为0,线框受到的安培力为0,故D错误。
故选:A。
(2023 西城区三模)竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离,其中直导线固定,线圈可自由运动,当同时通以如图所示方向的电流时(圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流),则从左向右看,线圈将( )
A.不动
B.顺时针转动,同时靠近导线
C.顺时针转动,同时离开导线
D.逆时针转动,同时靠近导线
【解答】解:根据安培定则可知,通电导线ab在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里。采用电流元法,将圆环分成前后两半,根据左手定则可知,外侧半圆受到的安培力向上,内侧受到的安培力向下,圆环将逆时针转动。再用特殊位置法:圆环转过90°时,通电直导线AB对左半圆环产生吸引力,对右半圆环产生排斥力,由于吸引力大于排斥力,圆环靠近AB.则从左向右看,线圈将逆时针转动,同时靠近直导线AB.故D正确,A、B、C错误。
故选:D。
(2023春 通州区期中)如图所示,在水平放置的条形磁铁的S极附近,一个闭合线圈始终竖直向下加速运动,并始终保持水平。在位置B时S极附近的磁感线正好与线圈平面平行,A、B之间和B、C之间的距离相等,且都比较小。下列说法正确的是( )
A.线圈在位置A时感应电流的方向为逆时针(俯视)
B.线圈在位置C时感应电流的方向为逆时针(俯视)
C.线圈在位置B时穿过线圈的磁通量最小
D.线圈在位置C时的感应电流与在位置A时的一样大
【解答】解:A.线圈在位置A时,通过线圈的磁场斜向下,线圈向下运动,从A到B过程,磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针(俯视),故A错误;
B.线圈在位置C时,通过线圈的磁场斜向上,线圈向下运动,从B到C过程,磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针(俯视),故B错误;
C.在位置B时N极附近的磁感线正好与线圈平面平行,根据磁通量定义,则线圈在位置B时穿过线圈的磁通量为零,故C正确;
D.根据对称性可知,A、B之间和B、C之间的距离相等,但线圈在位置C时的运动速度较大,磁通量变化较快,则线圈在位置C时的感应电流比在位置A时的大,故D错误。
故选:C。
(2023春 日照期中)如图甲所示,水平桌面上固定的闭合金属线圈处于磁感应强度为B的磁场中,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。设磁场垂直桌面向上为正方向,则金属线圈中感应电流的方向(从上向下看)( )
A.0~t1的时间内为逆时针方向
B.t1~t2的时间内为顺时针方向
C.t2~t3的时间内为顺时针方向
D.t3~t4的时间内为顺时针方向
【解答】解:A.由图乙可知0~t1的时间内,向上穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,即感应电流的磁场方向向下,由右手螺旋定则可得,感应电流的方向为顺时针方向,故A错误;
B.在t1~t2的时间,向上穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,所以感应电流为逆时针方向,故B错误;
C.在t2~t3的时间内,向下穿过线圈的磁通量增大,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,所以感应电流为逆时针方向,故C错误;
D.在t3~t4的时间内,向下穿过线圈的磁通量减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,所以感应电流为顺时针方向,故D正确。
故选:D。
(2023春 杨浦区校级期中)如图所示,cdef是一个单匝矩形线圈,ab是一根靠近矩形线圈的通电导线,位置靠近cd,若ab中的电流向上,电流大小突然减小时,cdef线圈受到的安培力的合力( )
A.方向向左 B.方向向右 C.方向向上 D.为零
【解答】解:cdef线圈,ab是一根靠近矩形线圈的通电导线,导线中电流产生磁场,根据安培定则,线框左右两侧的磁场方向相反,线框左侧的磁通量小于右侧的磁通量。
若ab中电流大小突然减小时,穿过线框的磁通量将减小,根据楞次定律,感应电流磁场阻碍磁通量变化,根据右手定则,线框中感应电流方向为顺时针,再由左手定则,左边受到的安培力水平向右,而右边受到的安培力方向也水平向右,根据力的合成规律,故安培力合力向右。故B正确,ACD错误。
故选:B。
(2023 松江区二模)如图,长直导线MN置于三角形金属线框ABC上,两者彼此绝缘,线框被导线分成面积相等的两部分,导线通入由M到N的电流,当电流增大时,关于线框的判断正确的是( )
A.磁通量的变化量为零
B.受到向右的安培力
C.产生顺时针方向的感应电流
D.两侧均有收缩的趋势
【解答】解:由安培定则可知,MN中的电流在导线框右部分产生的磁场垂直于纸面向外,左部分的磁场垂直纸面向里。虽然线框被导线分成面积相等的两部分,但离导线越远,磁场越弱,所以线框磁通量变化量不为0,当电流逐渐增大时,磁感应强度向里增大,由楞次定律可知,导线框中的感应电流逆时针方向,根据左手定则及力的合成可知线框受到向右的安培力,故ACD错误,B正确;
故选:B。
(2023 荔湾区校级开学)据媒体报道,我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统,该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去,则下列说法正确的是( )
A.金属环向左运动的瞬间有扩大趋势
B.增加线圈的匝数,将会增大金属环启动时的加速度
C.若将金属环置于线圈的右侧,则金属环将不能弹射出去
D.合上开关S的瞬间,从左侧看金属环中产生沿顺时针方向的感应电流
【解答】解:A.固定线圈上突然通过直流电流,线圈此时的磁场从无到有,穿过金属环的磁通量增大,根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间,有缩小的趋势,故A错误;
B.电流一定时,线圈匝数越多形成的磁场越强,根据E可知金属环中产生的感应电动势越大,则感应电流越大,又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反,则金属环被弹射出去的作用力越大,故金属环的加速度越大,故B正确;
C.若将金属环放在线圈右侧,根据楞次定律可知,金属环将向右运动,仍可以弹射出去,故C错误;
D.在闭合开关S的瞬间,根据右手螺旋定则可知穿过金属环的磁通量向右增大,由楞次定律可知,金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向,故D错误。
故选:B。
(2023 衡阳二模)如图所示,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逆时针方向感应电流的是( )
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
【解答】解:A、增大B1,则金属圆环上半部分的磁通量变大,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则,可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流;减小B2,则金属圆环下半部分的磁通量变小,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则,可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流;故同时增大B1减小B2在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流,故A正确;
B、减小B1,则金属圆环上半部分的磁通量变小,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则,可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流;增大B2,则金属圆环下半部分的磁通量变大,由增反减同可知,则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则,可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流;故同时减小B1增大B2在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,故B错误;
CD、根据上面的分析可知同时以相同的变化率增大B1和B2或同时以相同的变化率减小B1和B2,则穿过环的总磁通量不会发生变化,所以不会在环中产生感应电流,故CD错误;
故选:A。
(2023 鞍山三模)如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中通有电流,方向如图所示。当线圈A中的电流突然减弱时,线圈B中的感应电流方向为( )
A.沿顺时针方向
B.沿逆时针方向
C.无感应电流
D.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
【解答】解:当线圈A中通有减小的逆时针方向的电流时,知穿过线圈B的磁通量垂直向外,且减小,根据楞次定律,线圈B产生逆时针方向的感应电流。故B正确,ACD错误。
故选:B。
(2022秋 香坊区校级期末)利用如图所示装置可探究感应电流产生的条件。线圈A通过滑动变阻器和开关S连接到电源上,线圈B的两端连接到电流计G上,把线圈A装在线圈B的里面。某同学发现闭合开关S时,电流表指针向右偏转,由此可以判断( )
A.断开开关S时,电流表指针向右偏转
B.线圈A向上移动时,电流表指针向右偏转
C.线圈A中铁芯向上拔出时,电流表指针向右偏转
D.滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表指针向右偏转
【解答】解:A.闭合开关S时,穿过线圈B的磁通量增加,电流表指针向右偏转;断开开关,穿过线圈B的磁通量减小,电流表指针的向左偏转,故A错误;
B.线圈A向上移动时,穿过线圈B的磁通量减小,电流表指针的向左偏转,故B错误;
C.线圈A中铁芯向上拔出时,穿过线圈B的磁场减小,磁通量减小,电流表指针的向左偏转;
D.滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电流变大,穿过线圈B的磁场变大,磁通量增加,电流表指针的向右偏转。
故选:D。
(2022秋 未央区校级期末)在学习《电磁感应》时,老师在课堂上做了这样的演示实验:如图所示,铝制水平横梁两端各固定一个铝环,其中A环是闭合的,B环是断开的,横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时,用一磁铁的N极去接近A环,发现横梁绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响,关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.用磁铁的N极接近A环,除发现题中描述现象外,A环还有收缩的趋势
B.用磁铁的S极接近A环,横梁会绕支点沿逆时针(俯视)方向转动
C.用磁铁的N极接近B环,横梁会绕支点沿逆时针(俯视)方向转动
D.制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果
【解答】解:A.根据楞次定律结论“增缩减扩”用磁铁的N极接近A环,A环有收缩的趋势。故A正确;
B.根据A中的“来拒去留”原理可知,无论N极靠近还是S极靠近,A环都会因为磁通量增大而受到排斥作用,横梁会绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。故B错误;
C.用磁铁的N极接近B环,由于B环是断开的,无法形成电流,则不受安培力,因而横梁不会转动。故C错误;
D.A环采用绝缘材料时,不会产生感应电流,不受安培力则不会得到相同的实验效果,而B环没有闭合,没有感应电流产生,因而换成绝缘材料时对实验结果没有影响。故D错误。
故选:A。
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