第1讲 电磁感应现象 楞次定律
实验14:探究影响感应电流方向的因素
■目标要求
1.知道电磁感应现象产生的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。
考点1 电磁感应现象 楞次定律
必|备|知|识
1.磁通量。
(1)磁通量。
①定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的 。
②公式:Φ= (B⊥S);单位:韦伯(Wb)。
③矢标性:磁通量是 ,但有正负。
(2)磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.电磁感应现象。
(1)电磁感应现象。
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 产生的现象。
(2)产生感应电流的条件。
①闭合导体回路;② 发生变化。
3.楞次定律。
(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的 。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
4.右手定则。
(1)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 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感应电流的方向。
(2)适用情况:导线 产生感应电流。
5.实验:探究影响感应电流方向的因素。
(1)实验思路。
如图所示,通过将条形磁铁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)实验器材。
电流表、条形磁铁、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
(3)实验现象。
相对运动情况
原磁场方向 向下 向下 向上 向上
Φ的变化情况 增加 减少 减少 增加
感应电流的磁 场方向(线圈中) 向上 向下 向上 向下
感应电流在 线圈中的方向 自下而上 自上而下 自下而上 自上而下
感应电流的磁 场方向与原磁 场方向的关系 相反 相同 相同 相反
(4)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少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
关|键|能|力
考向1 磁通量 电磁感应现象
【典例1】
如图所示,匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置,与磁感应强度为B的匀强磁场夹角为45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则( )
A.整个过程中线圈中未产生感应电流
B.线圈水平放置时的磁通量为
C.整个过程中线圈中的磁通量始终不为0
D.整个过程中线圈的磁通量变化量大小为BS
考向2 实验:探究影响感应电流方向的因素
【典例2】
图1
(2024·北京卷)用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。如图2所示,分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管,观察并标记感应电流的方向。
图2
关于本实验,下列说法正确的是 (多选,填选项字母)。
A.需要记录感应电流的大小
B.通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向
C.图2中甲和乙表明,感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关
考向3 感应电流方向的判断
1.判断电磁感应现象能否发生的一般流程。
2.感应电流方向判断的两种方法。
方法一:用楞次定律判断。
方法二: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、四指、拇指的方向:
(1)掌心——磁感线穿入;
(2)拇指——导体运动的方向;
(3)四指——感应电流的方向。
【典例3】 (2024·北京卷)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,下列说法正确的是( )
A.闭合开关瞬间,线圈M和线圈P相互吸引
B.闭合开关,达到稳定后,电流表的示数为0
C.断开开关瞬间,流过电流表的电流方向由a到b
D.断开开关瞬间,线圈P中感应电流的磁场方向向左
【典例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
考点2 楞次定律的拓展应用
关|键|能|力
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 阻碍原磁通量变化 ——“增反减同” 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” 阻碍原电流的变化——“增反减同”
例 证 磁铁靠近线圈,B感与B原方向相反 磁铁靠近,是斥力 磁铁远离,是引力 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 合上S,B先亮
【典例5】
(2020·全国卷Ⅲ)如图,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
【典例6】
(多选)如图所示,光滑固定的金属导轨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。已知重力加速度为g,则当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将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
考点3 “三个定则,一个定律”的综合应用
关|键|能|力
安培定则、左手定则、右手定则、
楞次定律的应用对比
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
【典例7】 (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
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
实验14:探究影响感应电流方向的因素
考点1
必备知识
1.(1)①乘积 ②BS ③标量 2.(1)感应电流 (2)②磁通量 3.(1)变化 4.(1)磁感线 导线运动 (2)切割磁感线
关键能力
【典例1】 D 解析 整个过程中穿过线圈的磁通量不断变化,线圈中一直产生感应电流,A项错误;线圈水平放置时的磁通量为Φ=,B项错误;当线圈平面与磁场方向平行时线圈中的磁通量为0,C项错误;设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时Φ1=BSsin θ=,末位置时Φ2=-BScos θ=-,则初、末位置磁通量的改变量的大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,D项正确。
【典例2】 答案 BC
解析 本实验探究影响感应电流方向的因素,故不需要记录感应电流的大小,A项错误;本实验通过电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向,B项正确;由题图2甲和乙知,条形磁体插入N极和S极时,电流方向不同,故感应电流的方向与条形磁体的插入端是N还是S有关,C项正确。
【典例3】 B 解析 闭合开关瞬间,线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反,由楞次定律可知,二者相互排斥,A项错误;闭合开关,达到稳定后,通过线圈P的磁通量保持不变,则感应电流为零,电流表的示数为零,B项正确;断开开关瞬间,通过线圈P的磁场方向向右,磁通量减小,由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右,因此流过电流表的感应电流方向由b到a,C、D两项错误。
【典例4】 A 解析 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项正确。
考点2
关键能力
【典例5】 B 解析 无论开关S拨至哪一端,当把电路接通一瞬间,左边线圈中的电流从无到有,电流在线圈轴线上的磁场从无到有,从而引起穿过圆环的磁通量突然增大,根据楞次定律(增反减同),右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流,异向电流相互排斥,所以无论哪种情况,圆环均向右运动,B项正确。
【典例6】 AD 解析 方法一 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将互相靠拢。由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于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,A、D两项正确。
方法二 根据楞次定律的另一表述——感应电流的效果,总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将互相靠近且磁铁的加速度小于g,A、D两项正确。
考点3
关键能力
【典例7】 A 解析 线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过线圈a的磁通量在减小,则根据楞次定律可知线圈a的电流为顺时针,由于线圈a从磁场中匀速拉出,a中产生的电流为恒定电流,线圈a靠近线圈b的过程中,线圈b的磁通量在向外增大,发生二次感应,由楞次定律判断出线圈b产生的电流为顺时针,A项正确。(共34张PPT)
第1讲
电磁感应现象 楞次定律
实验14：探究影响感应电流方向的因素
第十二章 电磁感应
目
标
要
求
1.知道电磁感应现象产生的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。
考点1 电磁感应现象 楞次定律
考点2 楞次定律的拓展应用
内容
索引
考点3 “三个定则，一个定律”的综合应用
电磁感应现象 楞次定律
考点1
必|备|知|识
1.磁通量。
(1)磁通量。
①定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的 。
②公式：Φ= (B⊥S)；单位：韦伯(Wb)。
③矢标性：磁通量是 ，但有正负。
(2)磁通量的变化量：ΔΦ=Φ2-Φ1。
乘积
BS
标量
2.电磁感应现象。
(1)电磁感应现象。
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
产生的现象。
(2)产生感应电流的条件。
①闭合导体回路；② 发生变化。
感应电流
磁通量
3.楞次定律。
(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的 。
(2)适用范围：一切电磁感应现象。
4.右手定则。
(1)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 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感应电流的方向。
(2)适用情况：导线 产生感应电流。
变化
磁感线
导线运动
切割磁感线
5.实验：探究影响感应电流方向的因素。
(1)实验思路。
如图所示，通过将条形磁铁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)实验器材。
电流表、条形磁铁、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
(3)实验现象。
相对运动情况
原磁场方向 向下 向下 向上 向上
Φ的变化情况 增加 减少 减少 增加
感应电流的磁场方向(线圈中) 向上 向下 向上 向下
感应电流在线圈中的方向 自下而上 自上而下 自下而上 自上而下
感应电流的磁场方向 与原磁场方向的关系 相反 相同 相同 相反
(4)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少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
考向1
磁通量 电磁感应现象
【典例1】 如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场夹角为45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则( )
A.整个过程中线圈中未产生感应电流
B.线圈水平放置时的磁通量为
C.整个过程中线圈中的磁通量始终不为0
D.整个过程中线圈的磁通量变化量大小为BS
关|键|能|力
整个过程中穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中一直产生感应电流，A项错误；线圈水平放置时的磁通量为Φ=，B项错误；当线圈平面与磁场方向平行时线圈中的磁通量为0，C项错误；设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时Φ1=BSsin θ=，末位置时Φ2=-BScos θ=-，则初、末位置磁通量的改变量的大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS，D项正确。
解析
考向2
实验：探究影响感应电流方向的因素
【典例2】 (2024·北京卷)用如图1所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。如图2所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向。
关于本实验，下列说法正确的是 (多选，填选项字母)。
A.需要记录感应电流的大小
B.通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向
C.图2中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关
BC
本实验探究影响感应电流方向的因素，故不需要记录感应电流的大小，A项错误；本实验通过电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向，B项正确；由题图2甲和乙知，条形磁体插入N极和S极时，电流方向不同，故感应电流的方向与条形磁体的插入端是N还是S有关，C项正确。
解析
考向3
感应电流方向的判断
1.判断电磁感应现象能否发生的一般流程。
2.感应电流方向判断的两种方法。
方法一：用楞次定律判断。
方法二：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、四指、拇指的方向：
(1)掌心——磁感线穿入；
(2)拇指——导体运动的方向；
(3)四指——感应电流的方向。
【典例3】 (2024·北京卷)如图所示，线
圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法
正确的是( )
A.闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引
B.闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0
C.断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b
D.断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左
闭合开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，由楞次定律可知，二者相互排斥，A项错误；闭合开关,达到稳定后，通过线圈P的磁通量保持不变，则感应电流为零，电流表的示数为零，B项正确；断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右,因此流过电流表的感应电流方向由b到a，C、D两项错误。
解析
【典例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
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项正确。
解析
楞次定律的拓展应用
考点2
关|键|能|力
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 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 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” 阻碍原电流的变化——“增反减同”
例证 磁铁靠近线圈， B感与B原方向相反 磁铁靠近，是斥力 磁铁远离，是引力 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
合上S，B先亮
【典例5】 (2020·全国卷Ⅲ)如图，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
无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律(增反减同)，右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动，B项正确。
解析
【典例6】 (多选)如图所示，光滑固定的金属导轨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。已知重力加速度为g，则当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将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
方法一 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将互相靠拢。由于回路所受安培力的合
力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于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，A、D两项正确。
解析
方法二 根据楞次定律的另一表述——感应电流的效果，总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将互相靠近且磁铁的加速度小于g，A、D两项正确。
解析
“三个定则，一个定律”的综合应用
考点3
关|键|能|力
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
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
【典例7】 (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
线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过线圈a的磁通量在减小，则根据楞次定律可知线圈a的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出，a中产生的电流为恒定电流，线圈a靠近线圈b的过程中，线圈b的磁通量在向外增大，发生二次感应，由楞次定律判断出线圈b产生的电流为顺时针，A项正确。
解析微练41 电磁感应现象 楞次定律
实验14:探究影响感应电流方向的因素
梯级Ⅰ基础练
1.关于电磁感应，下列说法正确的是( )
A.如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动，回路中有感应电流
B.如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动，有感应电流产生
C.如图丙所示，开关一直接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，滑动变阻器滑片匀速滑动时无感应电流，加速滑动时有感应电流
D.如图丙所示，开关一直接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，只要移动滑动变阻器的滑片，电路中就有感应电流
2.如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，从右向左看，感应电流方向和圆环变形趋势正确的是( )
A.逆时针，扩张趋势 B.逆时针，收缩趋势
C.顺时针，扩张趋势 D.顺时针，收缩趋势
3.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一个较小的线圈2从正上方下落，在下落过程中2的面积保持与线圈1的平面平行且两圆心在同一竖直线上，则线圈2从正上方下落到穿过线圈1直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈2( )
A.无感应电流
B.有顺时针方向的感应电流
C.有先顺时针后逆时针的感应电流
D.有先逆时针后顺时针的感应电流
4.如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则( )
A.若线圈竖直向上平动，没有感应电流产生
B.若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
C.当线圈向右平动时，其中感应电流方向是a→d→c→b
D.当线圈以导线为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d
5.有金属外壳的人造卫星绕地球运行时，由于轨道各处的地磁场不同，使人造卫星的速度发生变化，则人造卫星( )
A.轨道半径变小 B.受地球的引力逐渐减小
C.加速度大小不变 D.机械能逐渐增大
6.(2025·南通模拟)如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直。下列说法正确的是( )
A.金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁场时板内产生感应电流
B.板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止
C.金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止
D.板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变
7.如图所示，一根质量为M、长为L的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中(重力加速度为g)( )
A.桌面对铜管的支持力一直为Mg
B.铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C.铜管中没有感应电流
D.强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间
8.如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab棒由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是( )
A.先有从a到b的电流，后有从b到a的电流
B.先有从b到a的电流，后有从a到b的电流
C.始终有从b到a的电流
D.始终没有电流产生
9.如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径小于B环的半径，已知在t=0到t=t1的时间间隔内，当导线环A中的电流i发生某种变化，而导线环B中的感应电流总是沿顺时针方向，且导线环B总有收缩的趋势。设环A中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同，则i随时间t的变化的图线可能是( )
梯级Ⅱ能力练
10.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，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
①向右加速运动 ②向左加速运动 ③向右减速运动 ④向左减速运动
A.①② B.①④
C.②③ D.②④
11.(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
12.某同学应用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有:一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干。操作步骤如下:
①为避免指针反向偏转损坏电表，先调整指针定位螺丝使指针尽量偏向零刻线右侧;
②把多用电表和线圈按图甲连接，将选择开关旋转到10 mA挡;
③将条形磁铁N极向下插入线圈时，发现多用电表的指针向右偏转;
④根据楞次定律判断出线圈中导线的缠绕方向。
请回答下列问题:
(1)在步骤①中调整多用电表的指针定位螺丝是 (填“a”“b”或“c”)。
(2)可判断线圈中导线的缠绕方向如图乙中的 (填“A”或“B”)所示。
(3)若条形磁铁插入越快，多用电表的指针偏角 (填“越大”或“越小”)。
梯级Ⅲ创新练
13.如图所示，正方形金属线框abcd放置在光滑水平面上，水平面上有xOy平面直角坐标系，该空间有竖直向下的磁场，沿y轴正方向磁感应强度均匀增大，线框保持ad边与x轴平行向y轴正方向做匀速运动。关于线框中感应电流及线框所受安培力的合力方向，下列说法正确的是( )
A.感应电流沿顺时针方向，安培力的合力沿y轴正方向
B.感应电流沿逆时针方向，安培力的合力沿y轴正方向
C.感应电流沿顺时针方向，安培力的合力沿y轴负方向
D.感应电流沿逆时针方向，安培力的合力沿y轴负方向
微练41 电磁感应现象 楞次定律 实验14:探究影响感应电流方向的因素
1.D 解析 如题图甲所示,导体AB顺着磁感线运动,通过闭合回路的磁通量不变,回路中没有感应电流,A项错误;如题图乙所示,条形磁铁插入线圈中不动,线圈中磁通量不变,没有感应电流产生,B项错误;如题图丙所示,开关一直接通,小螺线管A插入大螺线管B中不动,只要移动滑动变阻器的滑片,电路中的电流就发生变化,A产生的磁场就发生变化,B中的磁通量会发生变化,电路中就有感应电流,C项错误,D项正确。
2.A 解析 由题图可知,圆环由A位置水平向右移到B位置的过程中,穿过圆环向右的磁感线条数变少,故说明磁通量变小,根据楞次定律可知,圆环中感应电流产生的磁场方向向右,再根据安培定则知圆环中感应电流方向是逆时针绕向(从右向左看),根据楞次定律推论“增缩减扩”可知圆环有扩张趋势,A项正确。
3.C 解析 根据安培定则,在线圈2下落到线圈1所在的平面之前,线圈1中电流在线圈2产生的磁通量向上,且不断增大,根据楞次定律,从上往下看,线圈2中产生顺时针方向感应电流削弱磁通量的变化,当线圈2从线圈1所在平面继续下落时,线圈1中电流在线圈2产生的磁通量仍然向上,且不断减小,根据楞次定律,从上往下看线圈2产生逆时针感应电流削弱磁通量变化,C项正确。
4.A 解析 若线圈竖直向上平动,线圈中的磁通量没有变化,故线圈中不产生感应电流,A项正确;若线圈向左平动,线圈靠近导线,磁通量增加,由楞次定律和安培定则可知,其中感应电流方向是a→d→c→b,B项错误;当线圈向右平动时,线圈远离导线,磁通量减小,由楞次定律和安培定则可知,其中感应电流方向是a→b→c→d,C项错误;当线圈以导线为轴转动时,线圈中磁通量不发生变化,没有感应电流产生,D项错误。
5.A 解析 人造卫星围绕地球运动时在金属外壳组成的小部分回路中磁通量变化形成了感应电流,产生电能,则人造卫星的机械能逐渐减小,使得卫星速度减小,做向心运动,则卫星的轨道半径变小,A项正确,D项错误;根据万有引力定律可得F引=,由于卫星的轨道半径变小,可知卫星受到地球的引力逐渐增大,卫星的加速度逐渐增大,B、C两项错误。
6.C 解析 当金属板进入或离开磁场区域时磁通量都会发生变化,都会产生感应电流,A、B两项错误;金属板在摆进或摆出磁场时有感应电流产生,根据楞次定律得出感应电流的产生会阻碍线圈运动,即有机械能通过安培力做负功转化为内能,所以金属板的摆动幅度逐渐减小,摆动一段时间后会停止,C项正确,D项错误。
7.D 解析 把铜管看作是由众多的闭合圆环组成,强磁铁在下落过程中,闭合圆环切割磁感线产生感应电流,感应电流的磁场对磁铁产生向上的磁力作用,由牛顿第三定律,磁铁对铜管产生向下的磁力作用,所以桌面对铜管的支持力大于Mg,A项错误;强磁铁在下落过程中由于在铜管中产生感应电流,所以铜管和强磁铁组成的系统机械能减小,B、C两项错误;强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间,D项正确。
8.D 解析 ab与被其分割开的两个圆环构成的回路,在ab棒运动过程中,磁通量都保持不变,无感应电流产生,D项正确。
9.A 解析 若环A中沿顺时针方向电流减小,则环B中磁场方向指向纸内,磁通量减小,由楞次定律知B环产生顺时针方向感生电流,两环相吸,A项正确;若环A逆时针电流减小,则B环中产生逆时针方向电流,两环相吸,B项错误;若A环中顺时针方向电流增大,则B环中将产生逆时针方向的电流,两环相斥,C项错误;若环A中逆时针方向的电流增大,则B环中产生顺时针方向电流,两环相斥,D项错误。
10.C 解析 此题可用正、逆思维方法,可将①②③④四种情况下MN受到的安培力方向判断出来和题中条件对照,这样必须重复用楞次定律4次,较麻烦。也可以采用逆向思维:MN受向右的磁场力→MN中的感应电流自上而下→产生感应电流的磁场上端为N极→原磁场可能是上端为N极减弱,或上端为S极增强→PQ向右减速或向左加速,C项正确。
11.BC 解析 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,无感应电流出现,A项错误;当导体棒向左做减速运动时,由右手定则可判定回路中产生了b→a的感应电流且在减小,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中产生顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B项正确;同理可判定C项正确,D项错误。
12.答案 (1)a (2)B (3)越大
解析 (1)题图甲中的a是多用电表的指针定位螺丝。
(2)将条形磁铁N极向下插入线圈时,向下穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律可知,线圈中感应电流产生的磁场方向向上;多用电表的指针向右偏转,则感应电流从红表笔流入多用表,根据安培定则,可以判断出导线的缠绕方向如图乙中的B所示。
(3)条形磁铁插入越快,磁通量变化越快,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势越大,则电流越大,所以多用电表的指针偏角越大。
13.D 解析 向y轴正方向做匀速运动时,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律,线框内的感应电流沿逆时针方向,安培力的大小F=BIL,根据左手定则可知bc边受到的安培力沿y轴负方向,ad边的安培力沿y轴正方向,由于沿y轴正方向磁感应强度均匀增大,则bc边安培力大于ad边的安培力,dc和ab边所受安培力大小相等方向相反,则整体受到的安培力沿y轴负方向,D项正确。(共32张PPT)
微练41
电磁感应现象 楞次定律 实验14：探究影响感应电流方向的因素
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1.关于电磁感应，下列说法正确的是( )
梯级Ⅰ 基础练
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A.如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动，回路中有感应电流
B.如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动，有感应电流产生
C.如图丙所示，开关一直接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，滑动变阻器滑片匀速滑动时无感应电流，加速滑动时有感应电流
D.如图丙所示，开关一直接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，只要移动滑动变阻器的滑片，电路中就有感应电流
如题图甲所示，导体AB顺着磁感线运动，通过闭合回路的磁通量不变，回路中没有感应电流，A项错误；如题图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动，线圈中磁通量不变，没有感应电流产生，B项错误；如题图丙所示，开关一直接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，只要移动滑动变阻器的滑片，电路中的电流就发生变化，A产生的磁场就发生变化，B中的磁通量会发生变化，电路中就有感应电流，C项错误，D项正确。
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2.如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，从右向左看，感应电流方向和圆环变形趋势正确的是( )
A.逆时针，扩张趋势 B.逆时针，收缩趋势
C.顺时针，扩张趋势 D.顺时针，收缩趋势
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由题图可知，圆环由A位置水平向右移到B位置的过程中，穿过圆环向右的磁感线条数变少，故说明磁通量变小，根据楞次定律可知，圆环中感应电流产生的磁场方向向右，再根据安培定则知圆环中感应电流方向是逆时针绕向(从右向左看)，根据楞次定律推论“增缩减扩”可知圆环有扩张趋势，A项正确。
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3.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一个较小的线圈2从正上方下落，在下落过程中2的面积保持与线圈1的平面平行且两圆心在同一竖直线上，则线圈2从正上方下落到穿过线圈1直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈2( )
A.无感应电流
B.有顺时针方向的感应电流
C.有先顺时针后逆时针的感应电流
D.有先逆时针后顺时针的感应电流
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根据安培定则，在线圈2下落到线圈1所在的平面之前，线圈1中电流在线圈2产生的磁通量向上，且不断增大，根据楞次定律，从上往下看，线圈2中产生顺时针方向感应电流削弱磁通量的变化，当线圈2从线圈1所在平面继续下落时，线圈1中电流在线圈2产生的磁通量仍然向上，且不断减小，根据楞次定律，从上往下看线圈2产生逆时针感应电流削弱磁通量变化，C项正确。
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4.如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则( )
A.若线圈竖直向上平动，没有感应电流产生
B.若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
C.当线圈向右平动时，其中感应电流方向是a→d→c→b
D.当线圈以导线为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d
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若线圈竖直向上平动，线圈中的磁通量没有变化，故线圈中不产生感应电流，A项正确；若线圈向左平动，线圈靠近导线，磁通量增加，由楞次定律和安培定则可知，其中感应电流方向是a→d→c→b，B项错误；当线圈向右平动时，线圈远离导线，磁通量减小，由楞次定律和安培定则可知，其中感应电流方向是a→b→c→d，C项错误；当线圈以导线为轴转动时，线圈中磁通量不发生变化，没有感应电流产生，D项错误。
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5.有金属外壳的人造卫星绕地球运行时，由于轨道各处的地磁场不 同，使人造卫星的速度发生变化，则人造卫星( )
A.轨道半径变小
B.受地球的引力逐渐减小
C.加速度大小不变
D.机械能逐渐增大
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人造卫星围绕地球运动时在金属外壳组成的小部分回路中磁通量变化形成了感应电流，产生电能，则人造卫星的机械能逐渐减 小，使得卫星速度减小，做向心运动，则卫星的轨道半径变小，A项正确，D项错误；根据万有引力定律可得F引=，由于卫星的轨道半径变小，可知卫星受到地球的引力逐渐增大，卫星的加速度逐渐增大，B、C两项错误。
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6.(2025·南通模拟)如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直。下列说法正确的是( )
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A.金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁场时板内产生感应电流
B.板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止
C.金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止
D.板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变
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当金属板进入或离开磁场区域时磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，A、B两项错误；金属板在摆进或摆出磁场时有感应电流产生，根据楞次定律得出感应电流的产生会阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能，所以金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止，C项正确，D项错误。
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7.如图所示，一根质量为M、长为L的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中(重力加速度为g) ( )
A.桌面对铜管的支持力一直为Mg
B.铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C.铜管中没有感应电流
D.强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间
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把铜管看作是由众多的闭合圆环组成，强磁铁在下落过程中，闭合圆环切割磁感线产生感应电流，感应电流的磁场对磁铁产生向上的磁力作用，由牛顿第三定律，磁铁对铜管产生向下的磁力作用，所以桌面对铜管的支持力大于Mg，A项错误；强磁铁在下落过程中由于在铜管中产生感应电流，所以铜管和强磁铁组成的系统机械能减小，B、C两项错误；强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间，D项正确。
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8.如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab棒由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是( )
A.先有从a到b的电流，后有从b到a的电流
B.先有从b到a的电流，后有从a到b的电流
C.始终有从b到a的电流
D.始终没有电流产生
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ab与被其分割开的两个圆环构成的回路，在ab棒运动过程中，磁通量都保持不变，无感应电流产生，D项正确。
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9.如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径小于B环的半径，已知在t=0到t=t1的时间间隔内，当导线环A中的电流i发生某种变化，而导线环B中的感应电流总是沿顺时针方向，且导线环B总有收缩的趋势。设环A中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同，则i随时间t的变化的图线可能是( )
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若环A中沿顺时针方向电流减小，则环B中磁场方向指向纸内，磁通量减小，由楞次定律知B环产生顺时针方向感生电流，两环相吸，A项正确；若环A逆时针电流减小，则B环中产生逆时针方向电流，两环相吸，B项错误；若A环中顺时针方向电流增大，则B环中将产生逆时针方向的电流，两环相斥，C项错误；若环A中逆时针方向的电流增大，则B环中产生顺时针方向电流，两环相 斥，D项错误。
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10.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，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运 动，则PQ所做的运动可能是( )
梯级Ⅱ 能力练
①向右加速运动 ②向左加速运动 ③向右减速运动 ④向左减速运动
A.①② B.①④
C.②③ D.②④
此题可用正、逆思维方法，可将①②③④四种情况下MN受到的安培力方向判断出来和题中条件对照，这样必须重复用楞次定律4 次，较麻烦。也可以采用逆向思维:MN受向右的磁场力→MN中的感应电流自上而下→产生感应电流的磁场上端为N极→原磁场可能是上端为N极减弱，或上端为S极增强→PQ向右减速或向左加 速，C项正确。
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11.(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
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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，无感应电流出现，A项错误；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中产生了b→a的感应电流且在减小，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中产生顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B项正确；同理可判定C项正确，D项错误。
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12.某同学应用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有:一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干。操作步骤如下:
①为避免指针反向偏转损坏电表，先调整指针定位螺丝使指针尽量偏向零刻线右侧；
②把多用电表和线圈按图甲连接，将选择开关旋转到10 mA挡；
③将条形磁铁N极向下插入线圈时，发现多用电表的指针向右偏转；
④根据楞次定律判断出线圈中导线的缠绕方向。
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请回答下列问题:
(1)在步骤①中调整多用电表的指针定位螺丝是 (填“a”“b”或“c”)。
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题图甲中的a是多用电表的指针定位螺丝。
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(2)可判断线圈中导线的缠绕方向如图乙中的 (填“A”或“B”)所示。
将条形磁铁N极向下插入线圈时，向下穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场方向向上；多用电表的指针向右偏转，则感应电流从红表笔流入多用表，根据安培定则，可以判断出导线的缠绕方向如图乙中的B所示。
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(3)若条形磁铁插入越快，多用电表的指针偏角 (填“越大”或 “越小”)。
条形磁铁插入越快，磁通量变化越快，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势越大，则电流越大，所以多用电表的指针偏角越大。
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13.如图所示，正方形金属线框abcd放置在光滑水平面上，水平面上有xOy平面直角坐标系，该空间有竖直向下的磁场，沿y轴正方向磁感应强度均匀增大，线框保持ad边与x轴平行向y轴正方向做匀速运 动。关于线框中感应电流及线框所受安培力的合力方向，下列说法正确的是( )
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梯级Ⅲ 创新练
A.感应电流沿顺时针方向，安培力的合力沿y轴正方向
B.感应电流沿逆时针方向，安培力的合力沿y轴正方向
C.感应电流沿顺时针方向，安培力的合力沿y轴负方向
D.感应电流沿逆时针方向，安培力的合力沿y轴负方向
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向y轴正方向做匀速运动时，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，线框内的感应电流沿逆时针方向，安培力的大小F=BIL，根据左手定则可知bc边受到的安培力沿y轴负方向，ad边的安培力沿y轴正方向，由于沿y轴正方向磁感应强度均匀增大，则bc边安培力大于ad边的安培力，dc和ab边所受安培力大小相等方向相反，则整体受到的安培力沿y轴负方向，D项正确。
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