第1节 电磁感应现象 楞次定律
[学习目标] 1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。
2.会根据楞次定律判断感应电流的方向,会应用楞次定律的推论分析问题。
3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题。
1.磁通量
(1)公式:Φ=____,其中S为与磁场方向垂直的平面面积。
(2)单位:韦伯(Wb)。
(3)物理意义:形象地表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
(4)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.电磁感应现象
(1)产生感应电流的条件
①条件:穿过闭合电路的______发生变化。
②特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做____磁感线运动。
(2)能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为____。
3.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____引起感应电流的______的变化。
②适用范围:一切电磁感应现象。
(2)右手定则
①内容:如图,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______从掌心进入,并使拇指指向________的方向,这时四指所指的方向就是________的方向。
②适用情况:导线____磁感线产生感应电流。
1.易错易混辨析
(1)磁通量大小与线圈匝数有关。 ( )
(2)只要磁通量发生变化就一定有感应电流。 ( )
(3)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( )
(4)由楞次定律知,感应电流的磁场只起到阻碍作用而不能阻止。 ( )
(5)当闭合回路里有导线切割磁感线,则电路中就一定有感应电流。 ( )
2.(鲁科版必修第三册改编)如图所示,条形磁铁以速度v向螺线管靠近时,下面几种说法正确的是( )
A.螺线管中不会产生感应电流
B.螺线管中会产生感应电流
C.只有磁铁速度足够大时,螺线管中才能产生感应电流
D.只有在磁铁的磁性足够强时,螺线管中才会产生感应电流
3.(人教版选择性必修第二册改编)如图所示,CDEF是金属框,框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体AB向右移动时,金属框中CD、EF边的感应电流的方向为( )
A.C→D,E→F B.D→C,E→F
C.C→D,F→E D.D→C,F→E
电磁感应现象的理解及判断
1.常见的产生感应电流的三种情况
2.判断是否产生感应电流的流程
(1)确定研究的回路是否闭合。
(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定穿过该回路的磁通量Φ。
(3)Φ不变→无感应电流
Φ变化→
[典例1] (多选)(2025·八省联考云南卷)法拉第在日记中记录了其发现电磁感应现象的过程,某同学用现有器材重现了其中一个实验。如图所示,线圈P两端连接到灵敏电流计上,线圈Q通过开关S连接到直流电源上。将线圈Q放在线圈P的里面后,则( )
A.开关S闭合瞬间,电流计指针发生偏转
B.开关S断开瞬间,电流计指针不发生偏转
C.保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流计指针发生偏转
D.保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流计指针不发生偏转
[听课记录]
[典例2] (多选)如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行。若要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( )
A.AB中电流I逐渐增大
B.AB中电流I先增大后减小
C.以AB为轴,线圈绕AB顺时针转90°(俯视)
D.线圈绕OO′轴逆时针转90°(俯视)
[听课记录]
楞次定律的理解及应用
1.楞次定律中“阻碍”的含义
2.判断感应电流方向的两种方法
(1)用楞次定律判断
(2)用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线,判断时应注意掌心、四指、拇指的方向。
应用楞次定律判断感应电流的方向
[典例3] (2024·江苏卷)如图所示,在绝缘的水平面上,有两个闭合的线圈a、b,线圈a处在匀强磁场中,现将线圈a从磁场中匀速拉出,线圈a、b中产生的感应电流方向分别是( )
A.顺时针,顺时针 B.顺时针,逆时针
C.逆时针,顺时针 D.逆时针,逆时针
[听课记录]
应用右手定则判断感应电流的方向
[典例4] 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( )
A B C D
[听课记录]
楞次定律的推广应用
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下:
内容 例证
阻碍原磁通量变化—“增反减同” 磁体靠近线圈,B感与B原反向
阻碍相对运动—“来拒去留” 磁体靠近,是斥力 磁体远离,是引力
使回路面积有扩大或缩小的趋势—“增缩减扩” P、Q是光滑固定的金属导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移,回路面积减小,a、b靠近 B减小,线圈扩张
通过导体远离或靠近来阻碍原磁通量的变化—“增离减靠” i增大,B远离A i减小,B靠近A
“增反减同”的应用
[典例5] 安培曾做过如图所示的实验:把绝缘导线绕制成线圈,在线圈内部悬挂一个用薄铜片做成的圆环,圆环所在平面与线圈轴线垂直,取一条形磁体置于铜环的右侧,条形磁体的右端为N极。闭合开关一段时间后观察,发现铜环静止不动,安培由此错失了发现电磁感应现象的机会。实际上在电路闭合的瞬间,下列现象描述正确的是( )
A.从右向左看,铜环中有逆时针方向的感应电流
B.从右向左看,铜环中有顺时针方向的感应电流
C.铜环仍保持不动
D.铜环会远离磁体
[听课记录]
“来拒去留”的应用
[典例6] 如图所示,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,重力加速度大小为g。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( )
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
[听课记录]
“增缩减扩”“增离减靠”的应用
[典例7] (多选)如图所示,M为水平放置的橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用绝缘丝线悬挂一个闭合铝环N,铝环也处于水平面中,且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上,现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示逆时针方向加速转动(从上往下看),下列说法正确的是( )
A.铝环N有沿逆时针方向的感应电流(从上往下看)
B.铝环N有扩张的趋势
C.橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下
D.橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上
[听课记录]
“三定则一定律”的综合应用
1.“三个定则、一个定律”的应用对比
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 右手螺旋定则 (安培定则)
洛伦兹力、安培力 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、一个定律”的应用技巧
(1)应用楞次定律时,一般要用到右手螺旋定则。
(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接用楞次定律的推广应用确定。
[典例8] (多选)(2025·山东潍坊模拟)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
[听课记录]
分析二次感应问题的两种方法
方法一 程序法(正向推理法)
方法二 逆向推理法
依据二次感应电流的方向,应用安培定则,判定二次感应电流的磁场的方向,明确它是阻碍一次感应电流产生的磁场的磁通量变化的
依据楞次定律,得出一次感应电流的磁场的方向及相应的变化的可能情况,从而得到引起磁场变化的一次感应电流的方向与大小的变化情况
[典例9] (多选)如图甲所示,等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中,ab直导线与M、N相连接,线圈A与直导线cd连接,线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场,且规定向左为磁场B的正方向,则下列说法正确的是( )
A.0~1 s内,ab、cd导线互相排斥
B.1~2 s内,ab、cd导线互相吸引
C.2~3 s内,ab、cd导线互相吸引
D.3~4 s内,ab、cd导线互相排斥
[听课记录]
1.(2023·海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通入顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
2.(多选)(2023·河北卷)如图1所示,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图1箭头方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图2位置时,金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中( )
A.金属杆所围回路中电流方向保持不变
B.通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
C.金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反
D.金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同
3.如图所示,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( )
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端时向左运动第1节 电磁感应现象 楞次定律
链接教材·夯基固本
梳理·必备知识
1.(1)BS
2.(1)磁通量 切割 (2)电能
3.(1)阻碍 磁通量 (2)磁感线 导线运动 感应电流 切割
激活·基本技能
1.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.B [当条形磁铁以速度v向螺线管靠近,穿过螺线管的磁通量增大,则螺线管中会产生感应电流,与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关,故B正确,A、C、D错误。]
3.C [根据右手定则可以判断,AB中感应电流的方向为A→B,则在ABCD回路中,CD的感应电流方向为C→D,在ABFE回路中,EF的感应电流方向为F→E,C正确。]
细研考点·突破题型
考点1
典例1 AC [开关S闭合瞬间,通过线圈Q的电流增加,则穿过线圈P的磁通量增加,P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,A正确;开关S断开瞬间,通过线圈Q的电流减小,则穿过线圈P的磁通量减小,P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,B错误;保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,穿过线圈P的磁通量减小,则P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,C正确,D错误。故选AC。]
典例2 ABD [只要AB中电流发生变化,无论是大小变,还是方向变,还是大小和方向同时变,都可以使线圈内的磁通量发生变化,从而产生感应电流,A、B正确;以AB为轴,线圈绕AB顺时针转90°的过程中,磁感应强度的大小和线圈的有效面积都没变,磁通量不变,不能产生感应电流,C错误;以OO′为轴逆时针转90°的过程中,线圈的有效面积发生了变化,磁通量变化,能产生感应电流,D正确。]
考点2
典例3 A [线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小,则根据楞次定律可知a线圈的电流方向为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,则a中产生的电流为恒定电流,则线圈a靠近线圈b的过程中,线圈b的磁通量在向外增大,同理可得线圈b产生的感应电流方向为顺时针。故选A。]
典例4 A [ab棒顺时针转动,运用右手定则时,磁感线穿过手心,拇指指向顺时针方向,则知导体ab上的感应电流方向为a→b,故A正确;ab棒向纸外运动,运用右手定则时,磁感线穿过手心,拇指指向纸外,则知ab棒上的感应电流方向为b→a,故B错误;导体框向右运动,ad边切割磁感线,由右手定则可知,导体ab上的感应电流方向为b→a,故C错误;ab棒沿导轨向下运动,由右手定则可知,导体ab上的感应电流方向为b→a,故D错误。]
考点3
典例5 A [在开关闭合瞬间,线圈内部磁通量增大且磁场方向向左。从右向左观察,根据楞次定律可知,铜环中产生逆时针方向的感应电流,故A正确,B错误;产生感应电流时,铜环等效成一个小磁针,N极在右侧,与条形磁体S极相吸引,故C、D错误。]
典例6 A [根据“来拒去留”的原理,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,则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,故线圈中电流的前后方向相反,D错误。]
典例7 AD [橡胶圆盘M由静止开始绕O1O2轴按逆时针方向加速转动(从上往下看)时,等效为M边缘有沿顺时针方向增大的环形电流,结合安培定则可知,穿过铝环N的磁通量向下且增大,依据楞次定律可知,铝环N有沿逆时针方向的感应电流,故A正确;根据楞次定律的推论“增缩减扩”和“增离减靠”知铝环N的面积有缩小的趋势,且有向上运动的趋势,所以铝环N有收缩的趋势,且橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上,故B、C错误,D正确。]
微点突破
典例8 BC [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到NL1中感应电流的磁场方向向上L2中磁场向上减弱或向下增强;若L2中磁场向上减弱PQ中电流为Q到P且减小PQ向右减速运动;若L2中磁场向下增强PQ中电流为P到Q且增大PQ向左加速运动。故选BC。]
典例9 BD [根据左手定则,可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转,负离子向下极板N偏转,所以ab中电流方向是由a流向b。由题图乙可知,在0~1 s内,线圈A内磁场方向向右,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流方向是由c流向d,由于ab、cd导线内电流的方向相同,则互相吸引,故A错误;在1~2 s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度增加,由楞次定律可知感应电流的方向是由c流向d,由于ab、cd导线内电流的方向相同,则互相吸引,故B正确;在2~3 s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c,由于ab、cd导线内电流的方向相反,则互相排斥,故C错误;在3~4 s内,线圈A内磁场方向向右,磁感应强度增加,由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c,由于ab、cd导线内电流的方向相反,则互相排斥,故D正确。]
即时检验·感悟高考
1.C [由右手螺旋定则可知,线圈1、2形成的磁场方向都是竖直向下的,A错误;汽车进入线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量增大,由楞次定律可判断,线圈abcd中的感应电流方向与线圈1反向,是逆时针,即感应电流方向为adcb,同理,汽车离开线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量减小,线圈abcd中的感应电流方向是顺时针,即感应电流方向为abcd,B错误,C正确;安培力为阻力,与速度方向相反,D错误。]
2.CD [由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小,金属杆所围回路内磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,A错误;由于金属杆所围回路的面积非均匀变化,故感应电流的大小不恒定,通过金属杆截面的电荷量随时间不是均匀增加的,B错误;由上述分析结合左手定则可知金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反,金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同,C、D正确。]
3.B [开关S由断开状态拨至连接状态,不论拨至M端还是N端,通过圆环的磁通量均增加,根据楞次定律(增离减靠)可知圆环会远离线圈,即向右运动,故选B。]
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第十一章 电磁感应
[教师备选资源]
第十一章 电磁感应
考情 分析 电磁感应现象 2022·广东卷·T10、2021·北京卷·T11
楞次定律和右手定则 2024·江苏卷·T9、2023·江苏卷·T8、2022·河北卷·T5、2021·广东卷·T10、2021·河北卷·T7
第十一章 电磁感应
考情分析 法拉第电磁感应定律 涡流 自感 2024·湖南卷·T4、2024·湖北卷·T1、
2024·广东卷·T4、2023·湖北卷·T5、
2023·辽宁卷·T4、2023·浙江6月选考·T10、2023·浙江6月选考·T19、2022·山东卷·T12、2022·广东卷·T10、2021·河北卷·T7
第十一章 电磁感应
考情分析 电磁感应的综合问题 2024·全国甲卷·T8、2024·辽宁卷·T9、2024·河北卷·T14、2024·安徽卷·T15、2024·江西卷·T15、2024·湖北卷·T15、2024·湖南卷·T8、2024·山东卷·T8、
2024·山东卷·T11、2024·全国甲卷·T12、
2023·山东卷·T12、2023·辽宁卷·T10、2023·湖南卷·T14、2022·河北卷·T8
第十一章 电磁感应
备考策略 1.重视对物理概念、物理规律的理解,在应用中深化理解,夯实双基。
2.重视与电路、牛顿运动定律、动量、能量相结合的综合性题型的训练,如“电磁感应中的电路问题”“电磁感应中的动力学问题”“电磁感应中的能量、动量问题”等。
3.掌握各种典型问题的解决方法,培养考生模型建构能力,推理论证能力。
第1节
电磁感应现象 楞次定律
[学习目标] 1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。
2.会根据楞次定律判断感应电流的方向,会应用楞次定律的推论分析问题。
3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题。
链接教材·夯基固本
1.磁通量
(1)公式:Φ=____,其中S为与磁场方向垂直的平面面积。
(2)单位:韦伯(Wb)。
(3)物理意义:形象地表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
(4)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
BS
2.电磁感应现象
(1)产生感应电流的条件
①条件:穿过闭合电路的______发生变化。
②特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做____磁感线运动。
(2)能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为____。
磁通量
切割
电能
3.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____引起感应电流的______的变化。
②适用范围:一切电磁感应现象。
阻碍
磁通量
(2)右手定则
①内容:如图,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______
从掌心进入,并使拇指指向________的方向,这时四指所指的方向就是________的方向。
②适用情况:导线____磁感线产生感应电流。
磁感线
导线运动
感应电流
切割
1.易错易混辨析
(1)磁通量大小与线圈匝数有关。 ( )
(2)只要磁通量发生变化就一定有感应电流。 ( )
(3)感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( )
(4)由楞次定律知,感应电流的磁场只起到阻碍作用而不能阻止。 ( )
(5)当闭合回路里有导线切割磁感线,则电路中就一定有感应电流。 ( )
×
×
×
√
×
2.(鲁科版必修第三册改编)如图所示,条形磁铁以速度v向螺线管靠近时,下面几种说法正确的是( )
A.螺线管中不会产生感应电流
B.螺线管中会产生感应电流
C.只有磁铁速度足够大时,螺线管中才能
产生感应电流
D.只有在磁铁的磁性足够强时,螺线管中才会产生感应电流
√
B [当条形磁铁以速度v向螺线管靠近,穿过螺线管的磁通量增大,则螺线管中会产生感应电流,与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关,故B正确,A、C、D错误。]
3.(人教版选择性必修第二册改编)如图所示,CDEF是金属框,框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体AB向右移动时,金属框中CD、EF边的感应电流的方向为( )
A.C→D,E→F B.D→C,E→F
C.C→D,F→E D.D→C,F→E
√
C [根据右手定则可以判断,AB中感应电流的方向为A→B,则在ABCD回路中,CD的感应电流方向为C→D,在ABFE回路中,EF的感应电流方向为F→E,C正确。]
细研考点·突破题型
考点1 电磁感应现象的理解及判断
1.常见的产生感应电流的三种情况
2.判断是否产生感应电流的流程
(1)确定研究的回路是否闭合。
(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定穿过该回路的磁通量Φ。
(3)Φ不变→无感应电流
Φ变化→
[典例1] (多选)(2025·八省联考云南卷)法拉第在日记中记录了其发现电磁感应现象的过程,某同学用现有器材重现了其中一个实验。如图所示,线圈P两端连接到灵敏电流计上,线圈Q通过开关S连接到直流电源上。将线圈Q放在线圈P的里面后,则( )
A.开关S闭合瞬间,电流计指针发生偏转
B.开关S断开瞬间,电流计指针不发生偏转
C.保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流计指针发生偏转
D.保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,电流计指针不发生偏转
√
√
AC [开关S闭合瞬间,通过线圈Q的电流增加,则穿过线圈P的磁通量增加,P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,A正确;开关S断开瞬间,通过线圈Q的电流减小,则穿过线圈P的磁通量减小,P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,B错误;保持开关S闭合,迅速拔出线圈Q瞬间,穿过线圈P的磁通量减小,则P中会产生感应电流,即电流计指针发生偏转,C正确,D错误。故选AC。]
[典例2] (多选)如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行。若要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( )
A.AB中电流I逐渐增大
B.AB中电流I先增大后减小
C.以AB为轴,线圈绕AB顺时针转90°(俯视)
D.线圈绕OO′轴逆时针转90°(俯视)
√
√
√
ABD [只要AB中电流发生变化,无论是大小变,还是方向变,还是大小和方向同时变,都可以使线圈内的磁通量发生变化,从而产生感应电流,A、B正确;以AB为轴,线圈绕AB顺时针转90°的过程中,磁感应强度的大小和线圈的有效面积都没变,磁通量不变,不能产生感应电流,C错误;以OO′为轴逆时针转90°的过程中,线圈的有效面积发生了变化,磁通量变化,能产生感应电流,D正确。]
考点2 楞次定律的理解及应用
1.楞次定律中“阻碍”的含义
2.判断感应电流方向的两种方法
(1)用楞次定律判断
(2)用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线,判断时应注意掌心、四指、拇指的方向。
角度1 应用楞次定律判断感应电流的方向
[典例3] (2024·江苏卷)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a处在匀强磁场中,现将线圈a从磁场中匀速拉出,线圈a、b中产生的感应电流方向分别是( )
A.顺时针,顺时针
B.顺时针,逆时针
C.逆时针,顺时针
D.逆时针,逆时针
√
A [线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小,则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,则a中产生的电流为恒定电流,则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大,同理可得线圈b产生的感应电流为顺时针。故选A。]
角度2 应用右手定则判断感应电流的方向
[典例4] 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( )
A B C D
√
A [ab棒顺时针转动,运用右手定则时,磁感线穿过手心,拇指指向顺时针方向,则知导体ab上的感应电流方向为a→b,故A正确;ab棒向纸外运动,运用右手定则时,磁感线穿过手心,拇指指向纸外,则知ab棒上的感应电流方向为b→a,故B错误;导体框向右运动,ad边切割磁感线,由右手定则可知,导体ab上的感应电流方向为b→a,故C错误;ab棒沿导轨向下运动,由右手定则可知,导体ab上的感应电流方向为b→a,故D错误。]
考点3 楞次定律的推广应用
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下:
内容 例证
阻碍原磁通量变化—“增反减同”
磁体靠近线圈,B感与B原反向
内容 例证
阻碍相对运动—“来拒去留”
磁体靠近,是斥力 磁体远离,是引力
内容 例证
使回路面积有扩大或缩小的趋势—“增缩减扩” P、Q是光滑固定的金属导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移,回路面积减小,a、b靠近B减小,线圈扩张
内容 例证
通过导体远离或靠近来阻碍原磁通量的变化— “增离减靠”
i增大,B远离A
i减小,B靠近A
角度1 “增反减同”的应用
[典例5] 安培曾做过如图所示的实验:把绝缘导线绕制成线圈,在线圈内部悬挂一个用薄铜片做成的圆环,圆环所在平面与线圈轴线垂直,取一条形磁体置于铜环的右侧,条形磁体的右端为N极。闭合开关一段时间后观察,发现铜环静止不
动,安培由此错失了发现电磁感应现象的
机会。实际上在电路闭合的瞬间,下列现
象描述正确的是( )
A.从右向左看,铜环中有逆时针方向的感应电流
B.从右向左看,铜环中有顺时针方向的感应电流
C.铜环仍保持不动
D.铜环会远离磁体
√
A [在开关闭合瞬间,线圈内部磁通量增大且磁场方向向左。从右向左观察,根据楞次定律可知,铜环中产生逆时针方向的感应电流,故A正确,B错误;产生感应电流时,铜环等效成一个小磁针,N极在右侧,与条形磁体S极相吸引,故C、D错误。]
角度2 “来拒去留”的应用
[典例6] 如图所示,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,重力加速度大小为g。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( )
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
√
A [根据“来拒去留”的原理,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,则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,故线圈中电流的前后方向相反,D错误。]
角度3 “增缩减扩”“增离减靠”的应用
[典例7] (多选)如图所示,M为水平放置的橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用绝缘丝线悬挂一个闭合铝环N,铝环也处于水平面中,且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上,现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示逆
时针方向加速转动(从上往下看),下列说法正
确的是( )
A.铝环N有沿逆时针方向的感应电流(从上往下看)
B.铝环N有扩张的趋势
C.橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向下
D.橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上
√
√
AD [橡胶圆盘M由静止开始绕O1O2轴按逆时针方向加速转动(从上往下看)时,等效为M边缘有沿顺时针方向增大的环形电流,结合安培定则可知,穿过铝环N的磁通量向下且增大,依据楞次定律可知,铝环N有沿逆时针方向的感应电流,故A正确;根据楞次定律的推论“增缩减扩”和“增离减靠”知铝环N的面积有缩小的趋势,且有向上运动的趋势,所以铝环N有收缩的趋势,且橡胶圆盘M对铝环N的作用力方向竖直向上,故B、C错误,D正确。]
微点突破 “三定则一定律”的综合应用
1.“三个定则、一个定律”的应用对比
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 右手螺旋定则
(安培定则)
洛伦兹力、安培力 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、一个定律”的应用技巧
(1)应用楞次定律时,一般要用到右手螺旋定则。
(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接用楞次定律的推广应用确定。
[典例8] (多选)(2025·山东潍坊模拟)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
√
√
BC [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到NL1中感应电流的磁场方向向上L2中磁场向上减弱或向下增强;若L2中磁场向上减弱PQ中电流为Q到P且减小PQ向右减速运动;若L2中磁场向下增强PQ中电流为P到Q且增大PQ向左加速运动。故选BC。]
规律总结 分析二次感应问题的两种方法
方法一 程序法(正向推理法)
方法二 逆向推理法
[典例9] (多选)如图甲所示,等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中,ab直导线与M、N相连接,线圈A与直导线cd连接,线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场,且规定向左为磁场B的正方向,则下列说法正确的是( )
A.0~1 s内,ab、cd导线互相排斥
B.1~2 s内,ab、cd导线互相吸引
C.2~3 s内,ab、cd导线互相吸引
D.3~4 s内,ab、cd导线互相排斥
√
√
BD [根据左手定则,可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转,负离子向下极板N偏转,所以ab中电流方向是由a流向b。由题图乙可知,在0~1 s内,线圈A内磁场方向向右,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流方向是由c流向d,由于ab、cd导线内电流的方向相同,则互相吸引,故A错误;在1~2 s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度增加,由楞次定律可知感应电流的方向是由c流向d,由于ab、cd导线内电流的方向相同,则互相吸引,故B正确;
在2~3 s内,线圈A内磁场方向向左,磁感应强度减小,由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c,由于ab、cd导线内电流的方向相反,则互相排斥,故C错误;在3~4 s内,线圈A内磁场方向向右,磁感应强度增加,由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c,由于ab、cd导线内电流的方向相反,则互相排斥,故D正确。]
即时检验·感悟高考
1.(2023·海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通入顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向
为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
√
C [由右手螺旋定则可知,线圈1、2形成的磁场方向都是竖直向下的,A错误;汽车进入线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量增大,由楞次定律可判断,线圈abcd中的感应电流方向与线圈1反向,是逆时针,即感应电流方向为adcb,同理,汽车离开线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量减小,线圈abcd中的感应电流方向是顺时针,即感应电流方向为abcd,B错误,C正确;安培力为阻力,与速度方向相反,D错误。]
2.(多选)(2023·河北卷)如图1所示,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图1箭头方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图2位置时,金属杆所围面积与初始时相同。
在此过程中( )
A.金属杆所围回路中电流方向保持不变
B.通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
C.金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反
D.金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同
√
√
CD [由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小,金属杆所围回路内磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,A错误;由于金属杆所围回路的面积非均匀变化,故感应电流的大小不恒定,通过金属杆截面的电荷量随时间不是均匀增加的,B错误;由上述分析结合左手定则可知金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反,金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同,C、D正确。]
3.如图所示,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( )
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
√
B [开关S由断开状态拨至连接状态,不论拨至M端还是N端,通过圆环的磁通量均增加,根据楞次定律(增离减靠)可知圆环会远离线圈,即向右运动,故选B。]
课时数智作业(二十八)
题号
1
3
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11
1.(人教版必修第三册改编)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )
12
13
题号
1
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A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
12
√
13
C [A、B、D中穿过线框的磁通量均不变,不会产生感应电流,而C中穿过线框的磁通量发生变化,产生感应电流,故选C。]
2.在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈,与滑动变阻器、电源构成闭合电路,a、b、c为三个闭合金属圆环,假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内,则当滑动变阻器的滑片向右滑动时,下列说法正确的是
( )
A.穿过a、b两个环的磁通量始终相同
B.穿过b环的磁通量始终是c环的一半
C.a、c两个环中都有感应电流
D.b、c两个环中都有感应电流
题号
1
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√
13
A [线圈产生的磁场绕铁芯形成磁回路,磁感线全部集中在铁芯内,所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同,故A正确;根据安培定则判断可知,穿过a的磁感线方向向左,穿过b的磁感线方向向上,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,线圈中电流将发生改变,产生的磁场随之改变,穿过a、b两环的磁通量会发生改变,故a、b两环中都会产生感应电流,而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等,完全抵消,总的磁通量始终为零,不发生变化,故c环中没有感应电流产生,故B、C、D错误。]
题号
1
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3.(2025·八省联考四川卷)如图所示,水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框,其中ab处于水平位置,框从MN上方由静止释放,框面始终在纸面内,框落入磁场且ab未到达MN的过程中,沿磁场方向观察,框的大致形状及回路中的电流方向为( )
题号
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题号
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A B C D
√
C [由楞次定律“增反减同”可知回路框中感应电流方向为逆时针,根据左手定则可知左侧导体棒所受安培力斜向右上方,右侧导体棒所受安培力斜向左上方。故选C。]
题号
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4.(2023·江苏卷)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则( )
A.φO>φC B.φC>φA
C.φO=φA D.φO-φA=φA-φC
题号
1
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√
13
A [导体棒OA段旋转切割磁感线,根据右手定则可知φO>φA;AC段不切割磁感线,属于等势体,则φA=φC,故φO>φA=φC,A正确,B、C、D错误。]
题号
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5.(2024·北京朝阳二模)如图所示,用细线吊起一个铝环,将磁铁的N极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环向右摆动。下列说法正确的是
( )
A.N极靠近铝环时,从左向右看铝环中的
感应电流方向为顺时针
B.铝环右摆的过程中,磁铁对铝环做的功
大于铝环动能的增加量
C.仅将铝环改为铁环,铁环也一定会向右摆动
D.若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环将会向左摆动
题号
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√
13
B [N极靠近铝环时,通过铝环的磁通量增加,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,从左向右看铝环中的感应电流方向为逆时针,故A错误;铝环从最低点向右摆的过程中,铝环的动能和重力势能均增大,所以磁铁对铝环做的功大于铝环动能的增加量,故B正确;仅将铝环改为铁环,条形磁铁会吸引铁环,所以铁环不一定向右摆动,故C错误;若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环将会向右摆动,故D错误。]
题号
1
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6.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顺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
题号
1
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√
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B [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错误。]
题号
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7.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在线圈a的右上方固定一竖直螺线管b,螺线管与电源和滑动变阻器串联。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动(线圈a始终静止),下列说法正确的是( )
A.线圈a有缩小的趋势
B.线圈a对水平桌面的压力将减小
C.线圈a受到水平向右的静摩擦力
D.俯视线圈a,其将产生逆时针方向的感应电流
题号
1
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√
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B [将滑动变阻器的滑片P向上滑动时,其接入电路的电阻增大,通过螺线管b的电流减小,产生的磁场减弱,穿过线圈a的磁通量减小,根据楞次定律可知,俯视线圈a时,其产生顺时针方向的感应电流,根据“增缩减扩”和“增离减靠”可知,线圈a应有扩张的趋势,同时有靠近线圈b的趋势,所以线圈a受到斜向右上方的安培力,即线圈a对水平桌面的压力将减小,同时受到水平向左的静摩擦力,故B正确,A、C、D错误。故选B。]
题号
1
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13
8.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,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则回路中电
流方向为a→b→d→c
B.若ab向左、cd向右同时运动,则回路中
电流为零
题号
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13
C.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则回路中电流方向为c→d→b→a
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则回路中电流方向为c→d→b→a
题号
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√
13
D [若固定ab,使cd向右滑动,由右手定则可判断出应产生顺时针方向的电流,故A错误;若ab向左,cd向右,ab、cd所围的线圈面积增大,磁通量增大,由楞次定律得知,abdc中有顺时针方向的电流,故B错误;若ab、cd同向且速度大小相同,ab、cd所围的线圈面积不变,磁通量不变,则不产生感应电流,故C错误;若ab、cd都向右运动,但vcd>vab,则abdc所围面积增大,磁通量也增大,故由楞次定律可判断出产生顺时针方向的电流,故D正确。]
题号
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9.如图所示,两个半径不同但同圆心的圆形导线环A、B位于同一平面内,A环的半径大于B环的半径,已知在t=0到 t=t1的时间间隔内,当A环中的电流iA发生某种变化,B环中的感应电流总是沿顺时针方向,且B环总有扩张的趋势。设A环中电流iA的正方向与图中箭头所示的方向相同,则iA随时间t变化的
图线可能是( )
题号
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题号
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A B C D
√
A [A项中,A环中顺时针方向的电流减小,导致B环中指向纸内的磁通量减小,根据楞次定律知,B环中产生顺时针方向的感应电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,A正确;B项中,A环中逆时针方向的电流减小,导致B环中指向纸外的磁通量减小,根据楞次定律可知,B环中产生逆时针方向的感应电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,B错误;C项中,A环中顺时针方向的电流增大,导致B环中指向纸内的磁通量增大,根据楞次定律可知,B环中产生逆时针方向
题号
1
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的感应电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,C错误;D项中,A环中逆时针方向的电流增大,导致B环中指向纸外的磁通量增大,根据楞次定律可知,B环中产生顺时针方向的感应电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,D错误。]
题号
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10.某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁体,磁体N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合,从而减小对厢内人员的伤害。当轿厢坠落
到图示位置时,关于该装置,以下说法正
确的是( )
题号
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A.从下往上看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B.从下往上看,金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
C.金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用,A对轿厢下落没有阻碍作用
D.金属线圈B有收缩的趋势,A有扩张的趋势
题号
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√
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D [当电梯坠落至题图所示位置时,金属线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从下往上看沿顺时针方向,金属线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从下往上看沿逆时针方向,故A、B错误;根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,当电梯坠落至题图所示位置时,金属线圈A、B都在阻碍轿厢下落,故C错误;金属线圈A中向上的磁场减弱,B中向上的磁场增强,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,金属线圈B有收缩的趋势,A有扩张的趋势,故D正确。]
题号
1
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11.如图甲所示,金属圆环和“ ”形金属线框相互靠近固定在水平面上,金属棒AB放在线框上,给圆环a、b端接上如图乙所示的余弦式交变电流,以图甲中电流方向为正方向,金属棒AB始终保持静止,则下列判断正确的是( )
题号
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13
A.0~t1时间内,AB棒中的感应电流方向为B→A
B.0~t1时间内,AB棒受到的摩擦力方向向右
C.t2~t3时间内,AB棒中感应电流方向先为A→B,再为B→A
D.t1时刻AB棒受到的安培力最大,t2时刻AB棒受到的安培力最小
题号
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√
A [0~t1时间内,根据安培定则可知,右侧闭合回路中穿过纸面向外的磁通量减小且减小得越来越快,根据楞次定律和安培定则可知,AB棒中的感应电流方向为B→A,故A正确;根据左手定则可知,AB棒受到的安培力方向向右,则其受到的摩擦力方向向左,故B错误;t2~t3时间内,根据安培定则可知,右侧闭合回路中先是垂直纸面向里穿过的磁通量减小,再是垂直纸面向外穿过的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,AB棒中的感应电流方向一直为
题号
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A→B,故C错误;t1时刻圆环电流为零,在AB棒处产生磁场的磁感应强度为零,则AB棒受到的安培力为零,t2时刻,圆环电流变化率为零,则穿过闭合回路的磁通量变化率为零,则闭合回路感应电流为零,AB棒受到的安培力也为零,故D错误。]
题号
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12.(多选)如图所示,两条水平光滑金属导轨固定在电磁铁两磁极之间,导轨两端a、b断开,金属杆L垂直导轨放置。闭合开关S,下列判断正确的是( )
A.电磁铁两磁极之间的磁场方向向下
B.若给金属杆向左的初速度,则a点电
势高于b点
C.若a、b间接导线,向下移动滑片P,则金属杆向左运动
D.若a、b间接直流电源,a接正极、b接负极,则金属杆向左运动
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
√
√
AC [闭合开关S,根据安培定则可知,电磁铁两磁极之间的磁场方向向下,故A正确;根据右手定则可知,若给金属杆向左的初速度,则a点电势低于b点,故B错误;若a、b间接导线,向下移动滑片P,则螺线管中的电流变大,磁场增强,穿过闭合回路的磁通量增加,由楞次定律可知,金属杆向左运动,故C正确;若a、b间接直流电源,a接正极、b接负极,由左手定则可知,金属杆向右运动,故D错误。]
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13.(多选)如图所示,两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁体如图放置。当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,以下说法正确的是( )
A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动
C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动
D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止
题号
1
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√
√
题号
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AB [P向右摆动的过程中,线框中的磁通量向左减少,根据楞次定律,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),故A正确;P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看),线圈Q下侧将受到向右的安培力作用,所以Q也会向右摆动,故B正确,C错误;若用手左右摆动Q,线圈Q切割磁感线产生感应电动势,在线圈P中将产生感应电流,受到安培力作用,由左手定则可判断出P将摆动,不会保持静止,故D错误。]
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1.(人教版必修第三册改编)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )
A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
2.在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈,与滑动变阻器、电源构成闭合电路,a、b、c为三个闭合金属圆环,假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内,则当滑动变阻器的滑片向右滑动时,下列说法正确的是( )
A.穿过a、b两个环的磁通量始终相同
B.穿过b环的磁通量始终是c环的一半
C.a、c两个环中都有感应电流
D.b、c两个环中都有感应电流
3.(2025·八省联考四川卷)如图所示,水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框,其中ab处于水平位置,框从MN上方由静止释放,框面始终在纸面内,框落入磁场且ab未到达MN的过程中,沿磁场方向观察,框的大致形状及回路中的电流方向为( )
A B C D
4.(2023·江苏卷)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则( )
A.φO>φC B.φC>φA
C.φO=φA D.φO-φA=φA-φC
5.(2024·北京朝阳二模)如图所示,用细线吊起一个铝环,将磁铁的N极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环向右摆动。下列说法正确的是( )
A.N极靠近铝环时,从左向右看铝环中的感应电流方向为顺时针
B.铝环右摆的过程中,磁铁对铝环做的功大于铝环动能的增加量
C.仅将铝环改为铁环,铁环也一定会向右摆动
D.若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环将会向左摆动
6.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顺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
7.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在线圈a的右上方固定一竖直螺线管b,螺线管与电源和滑动变阻器串联。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动(线圈a始终静止),下列说法正确的是( )
A.线圈a有缩小的趋势
B.线圈a对水平桌面的压力将减小
C.线圈a受到水平向右的静摩擦力
D.俯视线圈a,其将产生逆时针方向的感应电流
8.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,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则( )
A.若固定ab,使cd向右滑动,则回路中电流方向为a→b→d→c
B.若ab向左、cd向右同时运动,则回路中电流为零
C.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则回路中电流方向为c→d→b→a
D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则回路中电流方向为c→d→b→a
9.如图所示,两个半径不同但同圆心的圆形导线环A、B位于同一平面内,A环的半径大于B环的半径,已知在t=0到 t=t1的时间间隔内,当A环中的电流iA发生某种变化,B环中的感应电流总是沿顺时针方向,且B环总有扩张的趋势。设A环中电流iA的正方向与图中箭头所示的方向相同,则iA随时间t变化的图线可能是( )
A B
C D
10.某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁体,磁体N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合,从而减小对厢内人员的伤害。当轿厢坠落到图示位置时,关于该装置,以下说法正确的是( )
A.从下往上看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B.从下往上看,金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向
C.金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用,A对轿厢下落没有阻碍作用
D.金属线圈B有收缩的趋势,A有扩张的趋势
11.如图甲所示,金属圆环和“”形金属线框相互靠近固定在水平面上,金属棒AB放在线框上,给圆环a、b端接上如图乙所示的余弦式交变电流,以图甲中电流方向为正方向,金属棒AB始终保持静止,则下列判断正确的是( )
A.0~t1时间内,AB棒中的感应电流方向为B→A
B.0~t1时间内,AB棒受到的摩擦力方向向右
C.t2~t3时间内,AB棒中感应电流方向先为A→B,再为B→A
D.t1时刻AB棒受到的安培力最大,t2时刻AB棒受到的安培力最小
12.(多选)如图所示,两条水平光滑金属导轨固定在电磁铁两磁极之间,导轨两端a、b断开,金属杆L垂直导轨放置。闭合开关S,下列判断正确的是( )
A.电磁铁两磁极之间的磁场方向向下
B.若给金属杆向左的初速度,则a点电势高于b点
C.若a、b间接导线,向下移动滑片P,则金属杆向左运动
D.若a、b间接直流电源,a接正极、b接负极,则金属杆向左运动
13.(多选)如图所示,两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁体如图放置。当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,以下说法正确的是( )
A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动
C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动
D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止
课时分层作业(二十八)
1.C [A、B、D中穿过线框的磁通量均不变,不会产生感应电流,而C中穿过线框的磁通量发生变化,产生感应电流,故选C。]
2.A [线圈产生的磁场绕铁芯形成磁回路,磁感线全部集中在铁芯内,所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同,故A正确;根据安培定则判断可知,穿过a的磁感线方向向左,穿过b的磁感线方向向上,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,线圈中电流将发生改变,产生的磁场随之改变,穿过a、b两环的磁通量会发生改变,故a、b两环中都会产生感应电流,而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等,完全抵消,总的磁通量始终为零,不发生变化,故c环中没有感应电流产生,故B、C、D错误。]
3.C [由楞次定律“增反减同”可知回路框中感应电流方向为逆时针,根据左手定则可知左侧导体棒所受安培力斜向右上方,右侧导体棒所受安培力斜向左上方。故选C。]
4.A [导体棒OA段旋转切割磁感线,根据右手定则可知φO>φA;AC段不切割磁感线,属于等势体,则φA=φC,故φO>φA=φC,A正确,B、C、D错误。]
5.B [N极靠近铝环时,通过铝环的磁通量增加,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,从左向右看铝环中的感应电流方向为逆时针,故A错误;铝环从最低点向右摆的过程中,铝环的动能和重力势能均增大,所以磁铁对铝环做的功大于铝环动能的增加量,故B正确;仅将铝环改为铁环,条形磁铁会吸引铁环,所以铁环不一定向右摆动,故C错误;若将磁铁的S极沿铝环的中心轴线靠近铝环,铝环将会向右摆动,故D错误。]
6.B [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错误。]
7.B [将滑动变阻器的滑片P向上滑动时,其接入电路的电阻增大,通过螺线管b的电流减小,产生的磁场减弱,穿过线圈a的磁通量减小,根据楞次定律可知,俯视线圈a时,其产生顺时针方向的感应电流,根据“增缩减扩”和“增离减靠”可知,线圈a应有扩张的趋势,同时有靠近线圈b的趋势,所以线圈a受到斜向右上方的安培力,即线圈a对水平桌面的压力将减小,同时受到水平向左的静摩擦力,故B正确,A、C、D错误。故选B。]
8.D [若固定ab,使cd向右滑动,由右手定则可判断出应产生顺时针方向的电流,故A错误;若ab向左,cd向右,ab、cd所围的线圈面积增大,磁通量增大,由楞次定律得知,abdc中有顺时针方向的电流,故B错误;若ab、cd同向且速度大小相同,ab、cd所围的线圈面积不变,磁通量不变,则不产生感应电流,故C错误;若ab、cd都向右运动,但vcd>vab,则abdc所围面积增大,磁通量也增大,故由楞次定律可判断出产生顺时针方向的电流,故D正确。]
9.A [A项中,A环中顺时针方向的电流减小,导致B环中指向纸内的磁通量减小,根据楞次定律知,B环中产生顺时针方向的感应电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,A正确;B项中,A环中逆时针方向的电流减小,导致B环中指向纸外的磁通量减小,根据楞次定律可知,B环中产生逆时针方向的感应电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,B错误;C项中,A环中顺时针方向的电流增大,导致B环中指向纸内的磁通量增大,根据楞次定律可知,B环中产生逆时针方向的感应电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,C错误;D项中,A环中逆时针方向的电流增大,导致B环中指向纸外的磁通量增大,根据楞次定律可知,B环中产生顺时针方向的感应电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,D错误。]
10.D [当电梯坠落至题图所示位置时,金属线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从下往上看沿顺时针方向,金属线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从下往上看沿逆时针方向,故A、B错误;根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,当电梯坠落至题图所示位置时,金属线圈A、B都在阻碍轿厢下落,故C错误;金属线圈A中向上的磁场减弱,B中向上的磁场增强,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,金属线圈B有收缩的趋势,A有扩张的趋势,故D正确。]
11.A [0~t1时间内,根据安培定则可知,右侧闭合回路中穿过纸面向外的磁通量减小且减小得越来越快,根据楞次定律和安培定则可知,AB棒中的感应电流方向为B→A,故A正确;根据左手定则可知,AB棒受到的安培力方向向右,则其受到的摩擦力方向向左,故B错误;t2~t3时间内,根据安培定则可知,右侧闭合回路中先是垂直纸面向里穿过的磁通量减小,再是垂直纸面向外穿过的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,AB棒中的感应电流方向一直为A→B,故C错误;t1时刻圆环电流为零,在AB棒处产生磁场的磁感应强度为零,则AB棒受到的安培力为零,t2时刻,圆环电流变化率为零,则穿过闭合回路的磁通量变化率为零,则闭合回路感应电流为零,AB棒受到的安培力也为零,故D错误。]
12.AC [闭合开关S,根据安培定则可知,电磁铁两磁极之间的磁场方向向下,故A正确;根据右手定则可知,若给金属杆向左的初速度,则a点电势低于b点,故B错误;若a、b间接导线,向下移动滑片P,则螺线管中的电流变大,磁场增强,穿过闭合回路的磁通量增加,由楞次定律可知,金属杆向左运动,故C正确;若a、b间接直流电源,a接正极、b接负极,由左手定则可知,金属杆向右运动,故D错误。]
13.AB [P向右摆动的过程中,线框中的磁通量向左减少,根据楞次定律,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),故A正确;P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看),线圈Q下侧将受到向右的安培力作用,所以Q也会向右摆动,故B正确,C错误;若用手左右摆动Q,线圈Q切割磁感线产生感应电动势,在线圈P中将产生感应电流,受到安培力作用,由左手定则可判断出P将摆动,不会保持静止,故D错误。]
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