人教版高中物理选修2-1 第3章 电磁感应现象 知识总结+习题精选
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修2-1 第3章 电磁感应现象 知识总结+习题精选 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 307.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-14 18:45:34 | ||
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文档简介
电磁感应现象 知识总结
1．磁通量
(1)定义
匀强磁场中，磁感应强度(B)与__垂直__于磁场方向的面积(S)的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解．
(2)公式
Φ＝__BS__.在国际单位制中，磁通量的单位是__韦伯__，符号是！！！ Wb ###．
(3)磁通密度
垂直穿过单位面积的__磁感线__的条数，叫做磁通密度，即B＝，磁感应强度又称磁通密度．
2．电磁感应现象
(1)产生感应电流的条件
穿过闭合电路的__磁通量__发生变化．
(2)产生感应电动势的条件
无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的__磁通量__发生变化，线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那部分导体相当于__电源__．
(3)电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生__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．
3．感应电流方向的判定
(1)右手定则
①内容：伸开__右手__，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从__手心垂直__进入，并使拇指指向__导体运动__的方向，这时四指所指的方向就是__感应电流__的方向．
②适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况．
(2)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__阻碍__引起感应电流的磁通量的变化．
②适用情况：所有__电磁感应__现象．
电磁感应现象 习题精选
一、概念理解
1．判断正误
(1)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关．( √ )
(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．( × )
(3)穿过电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生． ( √ )
(4)当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流．( × )
(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．( × )
(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．( √ )
(7)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用． ( × )
2．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( D )
A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零
D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vc d>va b，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
二、考法精讲
一 对电磁感应现象的理解
1．磁通量发生变化的三种常见情况
(1)磁场强弱不变，回路面积改变．
(2)回路面积不变，磁场强弱改变．
(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．
2．判断电磁感应现象是否发生的流程
[例1](多选)用如图
所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是( AC )
A．当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转
B．当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转
C．保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转
D．若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转
解析 当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈中的磁通量在变化，故线圈中会产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项A正确；当把磁铁N极从线圈中拔出时，线圈中也会产生感应电流，故选项B错误；保持磁铁在线圈中相对静止时，线圈中的磁通量没变化，故无感应电流产生，所以电流表指针不发生偏转，选项C正确；若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，线圈与磁铁没有相对运动，故穿过线圈的磁通量也不变，电路中无感应电流，电流表指针不发生偏转，选项D错误．
二 感应电流方向的判断
1．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——指向导体运动的方向；
(3)四指——指向感应电流的方向．
2．楞次定律和右手定则的关系
(1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况．
(2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况．因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况．一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦．
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
[例2]如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流( A )
A．沿abcd流动
B．沿dcba流动
C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
解析 由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少，为零，故线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向都是沿abcd流动．
三 楞次定律的推论应用
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” 磁铁靠近线圈，B感与B原反向
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
[例3](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，一条形磁铁从高处下落接近回路时( AD )
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 根据楞次定律的另一种表述——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，选项A、D正确．
四 三定则一定律的综合应用
1．“三定则一定律”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
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
三定则、一定律的应用技巧
(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则．
(2)感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向．
[例4](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( BC )
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中的感应电流方向为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中电流方向为Q―→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P―→Q且增大向左加速运动．故选项B、C正确．
三、递进题组
1．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动，开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面( B )
A．维持不动
B．将向使α减小的方向转动
C．将向使α增大的方向转动
D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小
解析 磁场增强时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知线圈的转动将阻碍这种增加．使线圈平面向使α减小的方向转动．故选项B正确．
2．如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是( B )
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流 为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
解析 PQ与cd组成一个闭合电路，PQ与ab也组成一个闭合回路，当PQ向左滑动时，由右手定则可以判断出电流由P→Q，故R中的电流由c→d，r中电流由b→a，故选项B正确．
3．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( D )
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
解析 闭合开关S，金属套环跳起，是因为S闭合瞬间，穿过套环的磁通量变化，环中产生感应电流的缘故．产生感应电流要具备两个条件：回路闭合和穿过回路的磁通量变化．只要连接电路正确，闭合S瞬间，就会造成穿过套环磁通量变化，与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关．该同学实验失败，可能是套环选用了非导电材料的缘故，故选项D正确．
4．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是( B )
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析 金属框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到竖起位置的过程中，磁场自abcd的右侧面穿出，穿过线框的磁通量在减少，根据楞次定律可得电流从a→d→c→b；金属框从竖直位置摆动到左侧最高位置的过程中，根据楞次定律不难得出感应电流的方向为d→c→b→a→d．
四、典例诊断
[例1](2019·宁夏银川检测·6分)如图所示，接有理想电压表的三角形导线框ABC，在匀强磁场中向右运动，则关于导线框中有无感应电流及电压表有无示数(示数不为零则称为有示数)，下列判断正确的是( )
A．无 有 B．有 无
C．无 无 D．有 有
[解析] 无论导线框在磁场中向右做匀速运动、加速运动还是做减速运动，穿过导线框的磁通量均不变，即ΔΦ＝0，故导线框中无感应电流产生，再由电压表的工作原理可知电压表无示数．故选项C正确．
[答案] C
五、规范迁移
1．奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验．图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接．实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是( D )
A．线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强
B．线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了
C．线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场
D．线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场
2．(多选)阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示．若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是( CD )
A．电路中的电源必须是交流电源
B．电路中的a端点须连接直流电源的负极
C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D．若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度
解析 当电磁铁上端为N极时，可使玩偶飘浮起来，由安培定则可知，a端应是电源的正极，选项A、B错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁磁性增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，选项C正确；若将可变电阻的阻值调大，线圈中电流减小，磁性减弱，玩偶飘浮的最大高度减小，选项D正确．
3．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后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中( A )
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．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针
D．感应电流方向一直是顺时针
解析 在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有选项A正确．
六、实战演练
1．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的 “圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( AB )
A．圆盘上产生了感应电动势
B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
解析 把圆盘等效成由无数辐条组成的自行车车轮，车轮在转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，但由于不同的辐条所在位置磁场大小及方向不相同，产生的感应电动势也不相同，从而在圆盘内部形成涡形电流，该电流产生的磁场使磁针转动，选项A、B正确．由于磁针放在圆盘中心正上方，穿出与穿入的磁感线应该一样多，即穿过圆盘的磁通量始终为零，选项C错误．圆盘整体不带电，若无磁场，则正负电荷均做圆周运动，不会形成电流，选项D错误．
2．(2019·江苏卷)如图所示，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 )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
解析 由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此磁通量之比为1∶1，选项A正确．
3．(2019·全国卷Ⅲ)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( D )
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 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，可知选项A、B、C错误，选项D正确．
4．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中的电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( B )
A．向左 B．向右
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
解析 根据通电直导线周围的磁场分布情况可知，穿过线圈abcd的净磁通量垂直于纸面向里；当MN中的电流突然减小时，穿过线圈abcd的净磁通量减小；根据楞次定律可知，线圈abcd中产生的感应电流方向沿顺时针方向；由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确．
1．磁通量
(1)定义
匀强磁场中，磁感应强度(B)与__垂直__于磁场方向的面积(S)的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解．
(2)公式
Φ＝__BS__.在国际单位制中，磁通量的单位是__韦伯__，符号是！！！ Wb ###．
(3)磁通密度
垂直穿过单位面积的__磁感线__的条数，叫做磁通密度，即B＝，磁感应强度又称磁通密度．
2．电磁感应现象
(1)产生感应电流的条件
穿过闭合电路的__磁通量__发生变化．
(2)产生感应电动势的条件
无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的__磁通量__发生变化，线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那部分导体相当于__电源__．
(3)电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生__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．
3．感应电流方向的判定
(1)右手定则
①内容：伸开__右手__，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从__手心垂直__进入，并使拇指指向__导体运动__的方向，这时四指所指的方向就是__感应电流__的方向．
②适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况．
(2)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__阻碍__引起感应电流的磁通量的变化．
②适用情况：所有__电磁感应__现象．
电磁感应现象 习题精选
一、概念理解
1．判断正误
(1)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关．( √ )
(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．( × )
(3)穿过电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生． ( √ )
(4)当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流．( × )
(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．( × )
(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．( √ )
(7)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用． ( × )
2．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( D )
A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零
D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vc d>va b，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a
二、考法精讲
一 对电磁感应现象的理解
1．磁通量发生变化的三种常见情况
(1)磁场强弱不变，回路面积改变．
(2)回路面积不变，磁场强弱改变．
(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．
2．判断电磁感应现象是否发生的流程
[例1](多选)用如图
所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是( AC )
A．当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转
B．当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转
C．保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转
D．若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转
解析 当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈中的磁通量在变化，故线圈中会产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项A正确；当把磁铁N极从线圈中拔出时，线圈中也会产生感应电流，故选项B错误；保持磁铁在线圈中相对静止时，线圈中的磁通量没变化，故无感应电流产生，所以电流表指针不发生偏转，选项C正确；若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，线圈与磁铁没有相对运动，故穿过线圈的磁通量也不变，电路中无感应电流，电流表指针不发生偏转，选项D错误．
二 感应电流方向的判断
1．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——指向导体运动的方向；
(3)四指——指向感应电流的方向．
2．楞次定律和右手定则的关系
(1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动的情况．
(2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况．因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况．一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判断也可以，但较为麻烦．
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
[例2]如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流( A )
A．沿abcd流动
B．沿dcba流动
C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
解析 由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少，为零，故线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向都是沿abcd流动．
三 楞次定律的推论应用
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” 磁铁靠近线圈，B感与B原反向
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
[例3](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，一条形磁铁从高处下落接近回路时( AD )
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 根据楞次定律的另一种表述——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，选项A、D正确．
四 三定则一定律的综合应用
1．“三定则一定律”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
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
三定则、一定律的应用技巧
(1)应用楞次定律，必然要用到安培定则．
(2)感应电流受到安培力，有时可以先用右手定则确定电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向．
[例4](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( BC )
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中的感应电流方向为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中电流方向为Q―→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P―→Q且增大向左加速运动．故选项B、C正确．
三、递进题组
1．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动，开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面( B )
A．维持不动
B．将向使α减小的方向转动
C．将向使α增大的方向转动
D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小
解析 磁场增强时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知线圈的转动将阻碍这种增加．使线圈平面向使α减小的方向转动．故选项B正确．
2．如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是( B )
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流 为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
解析 PQ与cd组成一个闭合电路，PQ与ab也组成一个闭合回路，当PQ向左滑动时，由右手定则可以判断出电流由P→Q，故R中的电流由c→d，r中电流由b→a，故选项B正确．
3．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( D )
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
解析 闭合开关S，金属套环跳起，是因为S闭合瞬间，穿过套环的磁通量变化，环中产生感应电流的缘故．产生感应电流要具备两个条件：回路闭合和穿过回路的磁通量变化．只要连接电路正确，闭合S瞬间，就会造成穿过套环磁通量变化，与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关．该同学实验失败，可能是套环选用了非导电材料的缘故，故选项D正确．
4．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是( B )
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析 金属框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到竖起位置的过程中，磁场自abcd的右侧面穿出，穿过线框的磁通量在减少，根据楞次定律可得电流从a→d→c→b；金属框从竖直位置摆动到左侧最高位置的过程中，根据楞次定律不难得出感应电流的方向为d→c→b→a→d．
四、典例诊断
[例1](2019·宁夏银川检测·6分)如图所示，接有理想电压表的三角形导线框ABC，在匀强磁场中向右运动，则关于导线框中有无感应电流及电压表有无示数(示数不为零则称为有示数)，下列判断正确的是( )
A．无 有 B．有 无
C．无 无 D．有 有
[解析] 无论导线框在磁场中向右做匀速运动、加速运动还是做减速运动，穿过导线框的磁通量均不变，即ΔΦ＝0，故导线框中无感应电流产生，再由电压表的工作原理可知电压表无示数．故选项C正确．
[答案] C
五、规范迁移
1．奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验．图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接．实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是( D )
A．线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强
B．线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了
C．线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场
D．线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场
2．(多选)阿明有一个磁浮玩偶，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示．若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是( CD )
A．电路中的电源必须是交流电源
B．电路中的a端点须连接直流电源的负极
C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D．若将可变电阻的阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度
解析 当电磁铁上端为N极时，可使玩偶飘浮起来，由安培定则可知，a端应是电源的正极，选项A、B错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁磁性增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，选项C正确；若将可变电阻的阻值调大，线圈中电流减小，磁性减弱，玩偶飘浮的最大高度减小，选项D正确．
3．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后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中( A )
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．感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针
D．感应电流方向一直是顺时针
解析 在竖直虚线左侧，圆环向右摆时磁通量增加，由楞次定律可判断，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；摆过竖直虚线时，环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大，因此感应电流方向为顺时针方向；在竖直虚线右侧向右摆动时，环中磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，可知感应电流为逆时针方向，因此只有选项A正确．
六、实战演练
1．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的 “圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( AB )
A．圆盘上产生了感应电动势
B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
解析 把圆盘等效成由无数辐条组成的自行车车轮，车轮在转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，但由于不同的辐条所在位置磁场大小及方向不相同，产生的感应电动势也不相同，从而在圆盘内部形成涡形电流，该电流产生的磁场使磁针转动，选项A、B正确．由于磁针放在圆盘中心正上方，穿出与穿入的磁感线应该一样多，即穿过圆盘的磁通量始终为零，选项C错误．圆盘整体不带电，若无磁场，则正负电荷均做圆周运动，不会形成电流，选项D错误．
2．(2019·江苏卷)如图所示，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 )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
解析 由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此磁通量之比为1∶1，选项A正确．
3．(2019·全国卷Ⅲ)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( D )
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 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，可知选项A、B、C错误，选项D正确．
4．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中的电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( B )
A．向左 B．向右
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
解析 根据通电直导线周围的磁场分布情况可知，穿过线圈abcd的净磁通量垂直于纸面向里；当MN中的电流突然减小时，穿过线圈abcd的净磁通量减小；根据楞次定律可知，线圈abcd中产生的感应电流方向沿顺时针方向；由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确．