(共59张PPT)
第2章 电磁感应及其应用
第1节 科学探究：感应电流的方向
第1课时 实验：探究影响感应电流方向的因素
【实验目的】
1.探究感应电流方向与哪些因素有关。
2.学习利用电流计判断感应电流方向的方法。
必备知识·素养奠基
【实验器材】
电流计、干电池、开关、保护电阻、导线、螺线管、条形磁铁。
【实验原理与设计】
1.实验原理：
将磁铁的不同磁极_____、_____螺线管，观察感应电流方向的变化。
2.实验设计：
(1)确定电流计_________方向与电流计_____方向之间的关系，明确螺线管上
漆包线的_____与电流计的连接方式。
(2)通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、线圈的磁通量的_____之间的
关系，探究影响感应电流方向的因素。
插入
拔出
指针偏转
电流
绕向
变化
关键能力·素养形成
【实验过程】
一、实验步骤
1.明确电流计指针的偏转方向和通过电流计的电流流向的关系。
(1)将电流计、电池组、开关和导线连接电路。
(2)通过试触法得到电流计指针的偏转方向和电流计电流的流向之间的关系。如图所示，得到结论左进左偏，右进右偏。
2.观察螺线管上漆包线的绕向。
(1)通过相同方向感应电流时，漆包线的绕向不同，感应电流产生的磁场方向不同，如图所示。
(2)通过观察螺线管的漆包线的绕向，便可确定感应电流产生的磁场方向。如图所示。
3.记录指针的偏转情况。
(1)把条形磁铁的N极插入螺线管，稍作停留，再从螺线管中拔出。如图1、2组所示。记录电流计指针的偏转与N极插入、拔出之间的关系，填入表格。
(2)把条形磁铁的S极插入螺线管，稍作停留，再从螺线管中拔出。如图3、4组所示。记录电流计指针的偏转与S极插入、拔出之间的关系，填入表格。
【思考·讨论】
(1)实验过程中应注意哪些操作安全问题？
(科学态度与责任)
提示：①使用电流计时，不要超过它的量程，以免损坏电流计。
②磁铁要轻拿轻放，以免摔断。
(2)判断感应电流方向与哪些因素有关时，利用线圈绕向(即感应电流的方向)方便还是利用感应电流产生的磁场方向方便？
(科学思维)
提示：利用感应电流产生的磁场方向判断感应电流的影响因素更方便。
二、数据收集与分析
1.将实验中获得的信息填入表格。
条形磁铁运动情况
N极
插入
N极
拔出
S极
插入
S极
拔出
原磁场方向
穿过线圈的磁通量的变化情况
感应电流的方向
感应电流的磁场方向
感应电流磁场方向与原磁场方向的关系
2.实验结论：
(1)当条形磁铁的任意一极靠近或插入螺线管时，穿过线圈的磁通量_____，使
线圈中产生感应电流，而由感应电流激发的磁场B′的方向总是与条形磁铁的
磁场B的方向_____，从而阻碍了线圈中磁通量的_____。
(2)当条形磁铁的任意一极拔出或远离螺线管时，穿过线圈的磁通量_____，使
线圈中产生感应电流，而由感应电流激发的磁场B′的方向总是与条形磁铁的
磁场B的方向_____，从而阻碍了线圈中磁通量的_____。
(3)感应电流产生的磁场总要_____引起感应电流的磁通量的变化
增加
相反
增加
减小
相同
减少
阻碍
【思考·讨论】
(1)若磁铁不动，螺线管动，实验结果如何？
(科学思维)
提示：磁铁不动，螺线管动，会产生和螺线管不动，磁铁动相同的结论。
(2)若磁铁与螺线管一起动，并保持相对静止，实验结果又如何？
(科学思维)
提示：两者保持相对静止，并不会发生磁通量的变化，不会产生感应电流。
【误差分析】
1.实验器材造成的系统误差：
电流计的量程太大，会造成实验现象不明显。要选择量程小的灵敏电流计。
2.操作不够准确造成的偶然误差：
条形磁铁插入或拔出的过程动作越慢，实验现象越不明显。在操作时要适当快速完成插入或拔出的动作。
实验研析·素养迁移
类型一 实验操作
【典例1】在“探究感应电流方向的规律”实验中
(1)用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入，指针将向_________偏转(选填“左”或“右”)。?
(2)观察如图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为__________________(选填“顺时针”或“逆时针”)。?
(3)用如图(3)所示的实验装置，若电流计指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向________________(选填“向上”或“向下”)。用电流计观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如表所示的实验记录。?
线圈的磁场方向
向下
向下
向上
向上
线圈的磁通量的变化
增大
减小
增大
减小
感应电流的磁场方向
向上
向下
向下
向上
由此得出下列判断中正确的是_______
A.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同
C.磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
D.磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
【解题探究】(1)用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系的优点是什么？
提示：可以防止电池长时间放电，还可以避免电流计因超量程而引起的损坏。
(2)在实验中，磁铁分别在不改变磁极的情况下，“快速”和“缓慢”插入或拔出，对感应电流的方向是否有影响？
提示：不会有影响，但会影响实验的明显程度。
【解析】(1)根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转可知，如题目图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转；
(2)如题目图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针；
(3)选C。用如题目图(3)所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向为逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。由表中实验信息可知，在实验中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同；而穿过线圈的磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，故A、B、D错误，C正确。
答案：(1)左 (2)逆时针 (3)向上 C
类型二 数据处理
【典例2】某同学用如图所示装置探究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系。
已知电流从a接线柱流入电流计时，电流计指针右偏。
实验时，磁场方向、磁铁运动情况及电流计指针偏转情况都记录在表中。
实验序号
磁场方向
磁铁运动情况
指针偏转情况
1
向下
插入
右偏
2
向下
拔出
左偏
3
向上
插入
左偏
4
向上
拔出
右偏
(1)由实验1、3得出的结论是 。?
(2)由实验2、4得出的结论是 。?
(3)由实验1、2、3、4得出的结论是 。
【解题探究】分析1、3或2、4数据时，需要分析哪几个物理量之间的关系？
提示：控制磁铁运动情况不变，分析磁场方向和指针偏转方向之间的关系。?
【解析】(1)由表中信息可知，在实验1、3中，磁铁插入线圈，穿过线圈的磁通量增加，而穿过线圈的磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由此可知：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
(2)由表中实验信息可知，在实验2、4中，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，由此可知：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
(3)综合分析4次实验可知：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
答案：(1)穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
(2)穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【规律方法】感应电流方向的影响因素数据分析思路
(1)控制变量法：
分析各数据之间有无联系时一定要用控制变量的思想。
(2)变化之中找不变：
当原磁通量增大时，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的增大；当原磁通量减小时，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的减小。
类型三 实验创新
【典例3】用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。
当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为__________
________(选填“从a到b”或“从b到a”)。当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量_________(选填“变化”或“不变”)，_________(选填“能”或“不能”)产生电流。?
【解析】磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据安培定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为b到a；当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流。
答案：从b到a 不变 不能
【创新评价】
创新角度
创新方案
磁体的运动方式
利用传感器，记录电流随时间变化的图像。
磁铁运动到线圈内部，磁通量不变。磁铁做匀加速运动。
磁铁在线圈中不同位置的运动，分析磁通量的变化。
课堂检测·素养达标
1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是
( )
A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入线圈B中，开关闭合后电流计的指针将稳定在一个不为零的刻度上
C.开关闭合后，如果匀速滑动变阻器的滑片P，会使电流计指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动时，电流计指针才能偏转
【解析】选A。开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，通过线圈A的电流发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B所在回路产生感应电流，电流计指针会发生偏转；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间穿过线圈B的磁通量都会发生变化，会产生感应电流，电流计指针均会偏转，但不会稳定在一个不为零的刻度上；开关闭合后，如果匀速滑动变阻器的滑片P，穿过线圈的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，都会引起电流计指针偏转；开关闭合后，不论滑动变阻器的滑片P加速滑动还是匀速滑动，穿过线圈的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，电流计指针都会发生偏转；故A正确，B、C、D错误。
2.在“探究感应电流方向的影响因素”的实验中，某同学用电池试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指示如图1中的b位置。
(1)现将电流计的两接线柱与甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中的a位置，则与线圈C接线柱连接的是电流计的_________接线柱。?
(2)若将电流计的A、B接线柱分别与乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中的b位置，则磁铁P端是_________极。?
【解析】(1)将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指示如题目图1中的b位置，则由电流从哪端流入，指针就向哪端偏转，说明感应电流从B端流入电流计，而将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如题目图1中的a位置，说明感应电流从A端流入电流计；根据感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化可得到，感应磁场向下，再由右手螺旋定则，则线圈C端是负极，而D端是正极，那么与线圈C接线柱连接的是电流计的B接线柱。
(2)若将电流计的A、B接线柱分别与乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如题目图1中的b位置，那么感应电流从B端流入电流计，说明F接线柱是正极，因此感应电流是盘旋而下的，则感应磁场向下的，由于磁铁拨出，则磁铁Q端是N极，那么磁铁P端是S极。
答案：(1)B (2)S
3.小明用如图1所示的装置研究“电磁感应现象”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。
(1)要想使电流计指针发生偏转，小明进行了以下4种操作，其中可行的是______________(选填选项前的字母)。?
A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
D.磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
(2)在(1)的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据(1)中的操作，那么感应电流方向与下列哪些因素有关_________(选填选项前的字母)。?
A.磁铁的磁性强弱
B.磁铁运动的方向
C.磁铁运动的速度大小
D.螺线管的匝数
(3)小明又将实验装置改造，如图2所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是_________(选填选项前的字母)?
A.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
B.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
C.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
D.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
(4)在(3)研究中，闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？
。?
【解析】(1)选A、B。螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转；螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转；磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过线圈的磁通量不变，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转；磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动，穿过线圈的磁通量不变，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转。故A、B正确，C、D错误。
(2)选B。根据(1)中的操作可知，在磁铁插入或拔出螺线管时，电流计指针偏转方向不同，说明，感应电流方向与磁铁运动方向有关，故B正确，A、C、D错误。
(3)选A、D。螺线管A的磁性变强或变弱时，穿过线圈B的磁通量变大或变小，线圈B中产生的感应电流方向相反，所以螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，故A正确，B错误；螺线管A的磁性强弱变化越快，线圈B中产生的感应电流越大，所以螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小，故C错误，D正确。
(4)闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生。
答案：(1)A、B
(2)B (3)A、D
(4)螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生
【补偿训练】
如图为某同学验证感应电流影响因素的实验，在水平面固定一“U”形铝框架，框架上置一铝杆ab，不计摩擦，将条形磁铁放在框架正上方，当将磁铁做如下运动时，判断杆ab的运动方向：
(1)将磁铁竖直向上运动时，杆ab将向_________运动。?
(2)将磁铁竖直向下运动时，杆ab将向_________运动。?
(3)将磁铁水平向右运动时，杆将向_________运动。(均选填“左”或“右”)?
【解析】(1)闭合线圈中原磁场方向竖直向下，当磁铁向上运动，磁通量减小，闭合线圈中感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的减小，所以闭合线圈的感应电流的方向俯视看为顺时针。依据左手定则可知杆所受安培力水平向右，故杆ab向右运动。
(2)磁铁向下运动，磁通量增大，闭合线圈中感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，闭合线圈中产生逆时针方向的电流，依据左手定则可知杆所受安培力水平向左，故杆ab向左运动。
(3)磁铁向右运动，磁通量减小，闭合线圈中产生顺时针方向的电流，依据左手定则可知杆所受安培力水平向右，故杆ab向右运动。
答案：(1)右
(2)左 (3)右
4.如图所示为“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。
(1)滑动变阻器采用限流接法，用笔画线代替导线，将实物电路中所缺的导线补充完整。
(2)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，将线圈A迅速插入线圈B中，灵敏电流计的指针将_________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
(3)线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时，灵敏电流计的指针将_________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
【解析】(1)将线圈B和电流计串联形成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联而成另一个回路即可，实物图如图所示：
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将原线圈A迅速插入副线圈B中，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏。
(3)原线圈A插入副线圈B后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏。
答案：(1)见解析 (2)向右 (3)向右
5.某兴趣小组采用图甲所示的电路来研究电磁感应现象，A、B为两个规格相同的灵敏电流计，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图乙所示；D是两个套在一起的大小线圈，小线圈与A的电路连接，大线圈与B构成闭合电路。开关S闭合，100
℃时电流计指针位置如图，温度逐渐降低到20
℃的过程中，A灵敏电流计的指针偏转角将_________(选填“增大”“减小”或“不变”)，B灵敏电流计的指针将_______________________(选填“指在中间刻度”“偏向中间刻度右侧”或“偏向中间刻度左侧”)。?
【解析】电流计A与电源等组成闭合回路，当温度从100
℃逐渐降低到20
℃的过程中，接入电路中的电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流将减小，即电流计的偏角减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流将减小，电流产生的磁场减少，穿过大线圈的磁通量减小，大线圈中的电流产生的磁场方向应阻碍原磁通量的减小，大线圈中的电流为自下而上，所以电流从B表的右边进入，所以B表指针右偏。
答案：减小 偏向中间刻度右侧
【补偿训练】
软铁环上绕有A、B、C三个线圈，线圈的绕向如图所示，三个线圈分别与另一线圈M、电源和一个电流表相连，当K1闭合、K2断开时，将一磁铁N极加速向下插入线圈M，电流表指针向右偏转。
(1)保持K1闭合、K2断开，磁铁S极加速向下插入线圈M时，电流表指针_________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
(2)保持K1、K2均闭合，磁铁N极插入线圈M后保持不动时，电流表指针_______
(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
(3)保持K1断开，在K2闭合瞬间，电流表指针_________ (选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
(4)将K1断开，K2闭合稳定后，电流表指针_________
(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。?
【解析】(1)若保持K1闭合、K2断开，将条形磁铁的N极加速向下插入线圈M时，根据感应电流产生的磁场与原磁通量变化的关系可知，M中产生从上往下看为逆时针方向的电流，由于加速插入，则产生的电流增大，则A中电流从左端进，右端出，电流增大，根据安培定则可知A产生磁场轴线上方向为从左向右，则C中磁场方向从上向下，且增大，故会产生感应电流，线圈C中感应电流方向从下向上，电流表指针向右偏转。若保持K1闭合、K2断开，又将条形磁铁的S极加速向下插入线圈M过程中，此时与之相反，则电流表指针向左偏转。
(2)若保持K1、K2均闭合，将条形磁铁插入线圈M中保持不动，线圈A中无电流，B中电流不变，所以C线圈中的磁场不变，故磁通量不变，故无感应电流产生。
(3)若保持K1断开，在K2闭合瞬间，B中电流瞬时增大，金属环中产生顺时针方向磁场，则C中磁场方向从上而下，且增大，故会产生感应电流，且与(1)产生的电流方向相反，故向右偏转。
(4)将K1断开，K2闭合稳定后，穿过线圈C的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转。
答案：(1)向左 (2)不 (3)向右 (4)不温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课时素养评价
四 楞
次
定
律
(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)
1.关于感应电流的产生及方向，下列描述正确的是
( )
【解析】选B。导体ad向右切割磁感线时，磁场的方向向下，由右手定则可知，导线中将产生沿adcba方向的感应电流，故A错误；磁铁通过图示位置向下插时，线圈内磁场的方向向下增大，根据楞次定律可知，导线中将产生沿ba方向的感应电流，故B正确；闭合电路稳定后线圈内的磁场不变，根据感应电流产生的条件可知，电路中没有感应电流，所以G表示数为零，故C错误；通有恒定电流的长直导线和闭合线圈在同一竖直面内，线圈向上平移时，线圈中的磁通量保持不变，所以不产生感应电流，故D错误。
2.如图所示，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
( )
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
【解析】选D。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；使条形磁铁S极垂直a环远离a时，穿过a环的磁通量减小，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向着磁铁运动，故B错误；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；当条形磁铁S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D正确。
3.如图所示，四根长度、内径均相同的空心圆管竖直放置，把一枚磁性很强的直径略小于管的内径的小圆柱形永磁体，分别从四根圆管上端静止释放，空气阻力不计，下列说法正确的是
( )
A.小磁体在四根圆管中下落时间相同
B.小磁体在甲管中下落时间最短
C.小磁体在乙、丙、丁三管中下落时间相同
D.小磁体在丙管中下落时间最短
【解析】选C。甲管为无缝铜管，小磁体下落时，产生电磁感应，阻碍小磁体的运动，乙有竖直裂缝的铜管，则小磁体在铜管中下落时，没有感应电流产生，下落的加速度等于g。丙和丁管为绝缘体，不产生电磁感应，对小磁体没有阻碍作用。所以磁体穿越甲管的时间比穿越其他三个管的时间长。故C正确，A、B、D错误。
4.如图所示，在水平放置的条形磁铁N极附近，一个闭合线圈向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行。从上往下看，下列说法正确的是
( )
A.线圈从A向B运动过程中，线圈中产生顺时针感应电流
B.线圈从B向C运动过程中，线圈中产生逆时针感应电流
C.线圈经过B位置时，线圈中的磁通量达到最大值
D.线圈从A向C运动过程中，线圈中一直没有产生感应电流
【解析】选B。线圈从A向B运动过程中，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向斜向上，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿逆时针方向，故A错误；线圈从B向C运动过程中，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向斜向下，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿逆时针方向，故B正确；线圈经过B位置时，磁场和线圈平行，磁通量为零，故C错误；线圈从A向C运动过程中，线圈中都有沿逆时针方向的电流，故D错误。
5.如图所示，长直导线中通有向右的电流I，金属线圈①与直导线垂直放置于其正下方，线圈②中心轴线与直导线重合，线圈③直径与直导线重合，线圈④与直导线共面放置于其正下方。在电流I均匀增大的过程中
( )
A.从左向右看，线圈①中产生顺时针方向电流
B.从左向右看，线圈②中产生逆时针方向电流
C.正视线圈③中产生逆时针方向电流
D.正视线圈④中产生逆时针方向电流
【解析】选D。电流的方向向右，由安培定则可知，线圈①与②的方向与磁场的方向平行，所以穿过线圈①、②的磁通量始终都等于0；③上下两侧的磁场大小是对称的，但方向相反，所以穿过线圈③的磁通量也始终等于0；根据安培定则可知，穿过线圈④的磁通量的方向向里；由于穿过线圈①②③的磁通量都始终为0，所以电流增大时，穿过线圈①②③的磁通量都没有变化，所以都不产生感应电流，穿过线圈④的磁通量的方向向里，当电流增大时，穿过线圈④的磁通量向里增大，由楞次定律可知，线圈④中将产生逆时针方向的感应电流。故D正确，A、B、C错误。
6.如图，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则
( )
A.铜盘转动将变慢
B.铜盘转动将变快
C.铜盘仍以原来的转速转动
D.铜盘转动速度是否变化，要根据磁铁的上、下两端的极性来决定
【解题指南】解答本题可从以下两个方面考虑：
(1)此时的铜盘是一个闭合电路，在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流。
(2)通电导体在磁场中要受到力的作用，根据电流方向和磁场方向，利用左手定则来确定导体的受力方向，从而可以判断铜盘的转动速度怎样变化。
【解析】选A。假设蹄形磁铁的上端为N极，下端为S极，铜盘顺时针转动。根据右手定则可以确定此时铜盘中的感应电流方向是从盘心指向边缘。通电导体在磁场中要受到力的作用，根据感应电流的方向和磁场的方向，利用左手定则可以确定磁场对铜盘的作用力的方向是沿逆时针方向，其受力方向与铜盘的转动方向相反，所以铜盘的转动速度将减小。无论怎样假设，铜盘的受力方向始终与转动方向相反。同时，转动过程中，机械能转化为电能，所以转得慢了。故A正确，B、C、D错误。
【补偿训练】
如图所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0?L。先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦力，下列说法正确的是( )
A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为
a→b→c→d→a
B.金属线框离开磁场时感应电流的方向为
a→d→c→b→a
C.金属线框从右向左穿过磁场后，线框能摆至原高度
D.向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左
【解析】选D。金属线框进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为
a→d→c→b→a，故A错误。金属线框离开磁场时由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→b→c→d→a，故B错误。根据能量转化和守恒，线框每次经过边界时都会消耗机械能，故金属线框不能摆至原高度，故C错误。根据楞次定律，感应电流产生的安培力总是阻碍物体与磁场之间的相对运动，所以向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左，故D正确。
二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)
7.(10分)将矩形线圈垂直于磁场方向放在匀强磁场中，如图所示。求：
(1)将线圈上下平移时，感应电流的方向。
(2)将线圈前后平移时，感应电流的方向。
(3)以AF为轴转动时(小于90°)，感应电流方向。
(4)以AC为轴转动时(小于90°)，感应电流方向。
(5)沿任意方向移出磁场时，感应电流方向。
【解析】根据楞次定律的内容，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。上下、前后平移线圈时，磁通量不发生变化，没有感应电流产生；分别以AF、AC为轴转动时，磁通量减小，产生感应电流的方向都为A-F-D-C-A；沿任意方向移出磁场时，原磁通量减小，感应电流的方向为A-F-D-C-A。
答案：(1)没有感应电流产生 (2)没有感应电流产生
(3)AFDCA (4)AFDCA (5)AFDCA
8.(14分)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G右端流入时，指针向右偏转。将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向右偏转。
(1)在图中L上画上几匝线圈，以便能看清线圈绕向。
(2)当条形磁铁穿过线圈L后，向下远离L时，指针将指向_________
。?
(3)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针将指向_________
。(以上两空均选填“左侧”“右侧”或“中央”)?
【解析】(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，穿过L的磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，感应电流磁场应该向上，电流计指针向右偏转，电流从电流计右端流入，由安培定则可知线圈绕向如图。
(2)当条形磁铁穿过线圈L后，向下远离L时，穿过L的磁通量向下，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向下，指针将向左偏转。
(3)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，穿过L的磁通量向上，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向上，指针向右偏转。
答案：(1)见解析 (2)左侧 (3)右侧
(15分钟·40分)
9.(7分)矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平
行。导线中通入电流方向如图所示，当MN中的电流减小时，下列说法正确
的是
( )
A.导线框abcd有逆时针的感应电流
B.MN所受线框给它的作用力向右
C.导线框所受的安培力的合力向右
D.bc、ad两边均不受安培力的作用
【解析】选B。直导线中通有向上减小的电流，根据安培定则，知通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且减小，根据楞次定律，知感应电流的方向为顺时针方向，故A错误。根据左手定则，知ab边所受安培力方向水平向左，cd边所受安培力方向水平向右，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线圈所受安培力的合力方向向左，因此MN所受线框给它的作用力向右，故B正确，C错误。根据A选项分析，可知，依据左手定则，则bc、ad两边均受安培力的作用，故D错误。
【补偿训练】
如图，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.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B.感应电流方向均为逆时针
C.圆环受到的安培力方向先水平向左后水平向右
D.圆环受到的安培力方向先水平向右后水平向左
【解析】选A。铜制圆环在由a开始运动至中线左侧时，磁通量先向里并增大，铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；从圆环右侧开始越过中线到有一半越过中线过程中，因向里的磁通量较大，故磁通量向里减小，而一半越过中线时，磁通量达到最小，然后再向右运动过程中，向外的磁通量增大，故总磁通量向外增大；所以由楞次定律可知，越过中心的全过程中，铜制圆环感应电流的磁场向里，感应电流为顺时针；当圆环全部越过最低点以后，铜制圆环内磁通量向外并减小，所以铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；再看安培力方向，由于磁感应强度在竖直方向均匀分布，把铜环分成若干份，则可知，对称的一小段在竖直方向的安培力是大小相等，方向相反的，故合力方向始终沿水平方向向左，故A正确，B、C、D错误。
10.(7分)(多选)如图所示，多匝线圈绕在铁芯上与水平金属导轨相连，导轨的电阻不计，导轨间存在竖直向上的匀强磁场，导轨上放一导体棒ab，与水平金属轨道接触良好。铁芯左侧用一轻绳悬挂一单匝铜线圈c，线圈c的平面垂直于铁芯，下列叙述正确的是
( )
A.导体棒ab向右做匀速运动时，金属线圈c向右摆动
B.导体棒ab向左做加速运动时，金属线圈c向左摆动
C.导体棒ab向右做加速运动时，金属线圈c向左摆动
D.导体棒ab向右做减速运动时，金属线圈c向左摆动
【解析】选B、C。导体棒ab向右做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，故A错误；导体棒ab向左做加速运动时，根据右手定则判断得到ab中电流的方向向上，由E=BLv可知感应电动势增大，则感应电流也增大，螺线管产生方向向左的磁场增强，穿过c的向左的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生感应电流将阻碍c中磁通量的增大，所以环c向左运动，故B正确；导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到ab中电流的方向向下，由E=BLv可知感应电动势增大，则感应电流也增大，螺线管产生方向向右的磁场增强，穿过c的向右的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生感应电流将阻碍c中磁通量的增大，所以环c向左运动，故C正确；导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到ab中电流的方向向下，由E=BLv可知感应电动势减小，则感应电流也减小，螺线管产生方向向右的磁场减小，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生感应电流将阻碍c中磁通量的减小，所以环c向右运动，故D错误。
【补偿训练】
(多选)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动，若线圈和转轴之间的摩擦不能忽略，从上向下看，当磁铁逆时针匀速转动时，则
( )
A.线圈将逆时针匀速转动，转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针匀速转动，转速一定比磁铁转速小
C.从图示位置磁铁开始转动时，线圈abcd中的感应电流的方向是abcda
D.在磁铁不断转动的过程中，线圈abcd中感应电流的方向一定会发生改变
【解析】选B、C、D。根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，故A错误，B正确；从图示位置磁铁开始转动时，线圈abcd中穿向纸面向里的磁通量增大，产生感应电流方向为abcda，故C正确；在磁铁不断转动的过程中，导致线圈abcd中磁通量一会儿正向穿过增大或减小，一会儿反向穿过增大或减小，所以感应电流的方向一定会发生改变，故D正确。
11.(7分)如图所示，水平放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与圆环的轴线重合。现将圆环沿半径向外均匀扩大，则
( )
A.穿过圆环的磁通量增大
B.圆环中无感应电流
C.从左往右看，圆环中产生顺时针方向的感应电流
D.圆环受到磁铁的作用力沿半径向外
【解题指南】解答本题可从以下两个方面考虑
(1)磁感线是闭合曲线，在磁铁外部，从N极出发进入S极；在磁铁内部，从S极指向N极。
(2)图中，磁铁内部穿过线圈的磁感线方向向右，磁铁外部，穿过线圈的磁感线方向向左，与内部的磁通量抵消一部分，根据线圈面积大小，抵消多少来分析磁通量变化情况。
【解析】选C。磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和，图中内部磁感线比外部多。外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线将内部抵消。现将弹性圆环均匀向外扩大，则磁铁外部磁感线条数变多，将内部磁感线抵消变多，导致磁通量变小，故A错误；由A选项分析，可知，磁通量变小，则由楞次定律得，从左往右看，圆环中产生顺时针感应电流，故B错误，C正确；产生顺时针感应电流，在外部磁感线的作用下，根据左手定则可知，弹性圆环受到的安培力方向沿半径向内，故D错误。
【补偿训练】
如图，金属圆环a与均匀带正电的绝缘圆环b同心共面放置，当b在其所在平面内绕O点旋转时，a中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环b
( )
A.顺时针加速旋转
B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转
D.逆时针减速旋转
【解析】选B。a具有扩张趋势，根据楞次定律的推广可知，a内的磁通量一定在减小，说明b产生的磁场在减小，所以b做减速运动；a中感应电流的方向为顺时针方向，则感应电流的磁场的方向向里，根据楞次定律可知，产生感应电流的磁场，即b产生的磁场的方向也向里，由安培定则可知b中产生的电流的方向也是顺时针方向，故B正确，A、C、D错误。
12.(19分)如图所示，一个正方形线圈边长a=0.5
m，总电阻为R=2
Ω，当线圈以v=4
m/s的速度匀速通过磁感应强度B=0.5
T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b>a，如图所示，求：
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的方向；
(2)线圈出磁场过程中感应电流的方向。
【解析】(1)线圈进入磁场过程中，磁场向内增加，
由右手定则知线圈中感应电流沿逆时针方向。
(2)线圈出磁场过程中，磁场向内减少，由右手定则知线圈中感应电流沿顺时针方向。
答案：见解析
关闭Word文档返回原板块
PAGE(共57张PPT)
第2课时 楞
次
定
律
一、楞次定律
1.楞次定律的基本内涵：
(1)
磁通量的角度：感应电流的_____总要_____引起感应电流的磁通量的
_____。
(2)相对运动的角度：当磁铁的下端N极靠近导体线圈的上端时，感应电流产
生的磁场使线圈的上端也为N极，因为_________________，所以阻碍磁铁的
向下运动；而当磁铁的下端N极远离线圈时，感应电流激发的磁场使线圈的上
端为S极，根据_________________，所以阻碍磁铁向上运动。
必备知识·素养奠基
磁场
阻碍
变化
同名磁极相互排斥
异名磁极相互吸引
(3)能量的角度：把磁铁移近线圈时，外力要克服磁铁和线圈之间的_______做
功，是外界其他形式的能转化成_____；当磁铁离开线圈时，外界要克服磁铁
与线圈之间的_______做功，也使外界其他形式的能转化成_____，但总能量
_____。
排斥力
电能
吸引力
电能
守恒
2.楞次定律的应用：
判断下列情境中感应电流的方向：
(1)当AB棒向右运动的过程中(灯泡处在磁场边界不动)，闭合回路中感应电流
的方向是______。?
B
(2)闭合线圈处于磁场中，如图甲所示，当磁场随时间均匀增加时(如图乙所
示)，线圈产生的感应电流的方向是______。?
(均选填：A.顺时针 B.逆时针)
B
二、右手定则
1.基本内涵：伸开右手，让_____与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面
内，让_______垂直穿过手心，使拇指指向_________的方向，其余四指所指的
方向就是_________的方向。
2.适用条件：磁通量的变化是由_______________引起。
3.与楞次定律的关系：是楞次定律在_______________这种特殊情况下的应用。
拇指
磁感线
导体运动
感应电流
导体切割磁感线
导体切割磁感线
关键能力·素养形成
一 楞次定律的理解和应用
1.楞次定律的理解：
(1)各物理量之间的关系：
(2)“阻碍”不是阻止，而是延缓这种变化
。
(3)“阻碍”的不是磁场强度，也不是磁通量，而是阻碍穿过闭合回路的磁通量变化。
(4)由于“阻碍”作用才导致了电磁感应中的能量转化。
2.楞次定律推论的应用：
内容
例证
阻碍原磁通量变化—“增反减同”
阻碍相对运动—“来拒去留”
内容
例证
阻碍原磁通量变化—“增缩减扩”
【思考·讨论】
法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有A、B两个线圈，当A线圈电路中的开关闭合的瞬间。
(1)楞次定律直接判断出的是线圈B中哪个物理量的方向？
(物理观念)
提示：线圈B中感应电流的磁场，方向向上。
(2)怎样判断出线圈B中感应电流的方向？
(物理观念)
提示：先用楞次定律判断感应电流的磁场，再用安培定则判断感应电流的方向，从b到a。
【典例示范】
通电直导线与矩形线圈在同一平面内①，当线圈远离导线②时，判断线圈中感应电流的方向。
【审题关键】
序号
信息提取
①
矩形线圈处在垂直于纸面向里的磁场
②
矩形线圈内磁通量逐渐减小
【解析】矩形线圈所处的原磁场的方向垂直于纸面向里，当线圈远离导线时，线圈内部磁通量逐渐减小，根据楞次定律，增反减同，所以感应电流的磁场方向也垂直于纸面向里。再根据安培定则，得到线圈的感应电流是顺时针方向。
答案：顺时针方向
【规律方法】应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤
(1)明确穿过闭合电路原磁场的方向。
(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
(4)利用安培定则确定感应电流的方向。
【母题追问】
1.在【典例示范】情境中，当线框由左向右匀速通过直导线时(如图所示)，线框中感应电流的方向是
( )
A.先abcd，后dcba，再abcd
B.先abcd，后dcba
C.始终dcba
D.先dcba，后abcd，再dcba
【解析】选D。由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直纸面向外，右边的磁场方向垂直纸面向里，当线框向导线靠近时，则穿过线框的磁通量变大，根据楞次定律，可知：感应电流方向为dcba；当线框越过导线时到线框中心轴与导线重合，穿过线框的磁通量变小，则感应电流方向为abcd；当继续向右运动时，穿过磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流方向为：abcd；当远离导线时，由楞次定律可知，感应电流方向为：dcba；故D正确，A、B、C错误。
2.在【典例示范】情境中，线框所受到的外力方向应指向哪一侧？请分别从相对运动和能量转化与守恒两个角度进行解释。
【解析】从相对运动角度分析，线框向右运动时，根据楞次定律，来拒去留，导线会阻碍线框的运动，为保证线框能向右运动，则受到的外力方向应指向右侧。从能量转化和守恒角度分析，线框内有感应电流产生，则必须有其他外力对线框做正功，并转化为线框的电能，所以受到的外力应指向右侧。
答案：见解析
【补偿训练】
1.如图所示，水平绝缘的桌面上放置一个金属环，现有一个竖直的条形磁铁从圆环左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方，在此过程中( )
A.圆环一定向右运动
B.圆环中的感应电流方向不变
C.圆环受到的摩擦力方向不变
D.圆环对桌面的压力先减小后增大
【解析】选C。当磁铁向右运动时，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律的第二种描述“来拒去留”可知，圆环有向下和向右的趋势，但不知道是否受到水平面的摩擦力，所以金属环不一定运动，故A错误；当磁铁向右运动时，圆环中的磁通量向上增大，根据楞次定律圆环中产生顺时针方向的感应电流；而磁铁远离圆环时，圆环中向上的磁通量减小，感应电流沿逆时针方向，故圆环中的感应电流方向改变，故B错误；当磁铁向右运动靠近环时，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律的第二种描述“来拒去留”可知，圆环有向下和向右的趋势，安培力合力斜向右下方；而磁铁远离圆环时，圆环有向右和向上的运动趋势，安培力合力斜向右上方，可知环有向右运动的趋势，可能向右运动，受到的摩擦力的方向一定始终向左，方向不变，同时环对桌面的压力先增大后减小，故C正确，D错误。
2.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的闭合矩形金属线框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
( )
A.a→b→c→d
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】选B。由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反减同”可知电流方向是d→c→b→a→d。
二 楞次定律、右手定则、左手定则的对比
1.楞次定律与右手定则的比较
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
只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用
用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便
用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便
联系
右手定则是楞次定律的特例
2.左手定则与右手定则的对比
(1)左手定则是用来判断电流受到磁场力的方向。
(2)右手定则是用来判断导体切割磁感线时产生的感应电流的方向。
【思考·讨论】
AB棒分别以下列情境运动。根据楞次定律可以判断出感应电流的方向，如图所示。
(1)若用右手，如何表示产生感应电流的磁场方向、导线运动方向、感应电流的方向三者之间的关系？
(科学探究)
提示：磁场垂直穿过手心，大拇指指向导体棒运动的方向，四指的指向便是感应电流的方向。三者两两垂直。
(2)利用右手来判断感应电流方向的优点是什么？
(科学探究)
提示：不用再判断感应电流的磁场方向，就可以得到感应电流的方向。
【典例示范】
如图光滑水平导轨上有MN、AB两个金属杆，当用外力F拉动金属杆AB时，MN如何运动？
【解题探究】(1)MN的运动是由什么原因导致的？
提示：MN中的电流在磁场中受力。
(2)MN中的电流是由什么原因产生的？
提示：AB棒切割磁感线产生的感应电流。
【解析】由于AB金属杆在外力F的作用下向右做切割磁感线运动，根据右手定则，AB金属杆上感应电流的方向从B到A，所以金属杆MN上的电流方向从M到N。再根据左手定则，MN受到的安培力的方向向右，所以当用外力F拉动金属杆AB时，MN将开始向右运动。
答案：MN将开始向右运动
【母题追问】
1.在【典例示范】的情境中，MN金属杆受安培力起什么作用？AB金属杆受安培力吗？起什么作用？
【解析】MN金属杆所受的安培力对MN起动力的作用。AB金属杆也受安培力的作用，根据左手定则，方向向左，阻碍AB金属杆的运动。
答案：见解析
2.在【典例示范】的情境中，若AB金属杆不受外力作用，垂直于纸面的磁感应强度增大，试分析AB、MN金属杆各自怎样运动？围成的面积怎样变化？
【解析】垂直于纸面的磁感应强度增大，根据楞次定律，增反减同，感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，根据安培定则回路中产生的感应电流流向为B-A-M-N。再根据左手定则AB金属杆受到的安培力向左，MN受到的安培力向右。围成的回路面积减小。
答案：见解析
【补偿训练】
1.1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机。图示是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，铜片甲、乙和丙分别与转动轴、铜盘边缘接触。下列四幅图示中的图A、B中磁场方向与铜盘平行；图C、D中磁场方向与铜盘垂直，C图中磁场区域仅是甲、丙之间，D图中磁场区域仅是甲、乙之间。从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动，电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是
( )
【解析】选D。当磁场的方向与铜盘平行时，铜盘内没有磁通量的变化，此时没有感应电流，故A错误，B错误；从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动时，由右手定则可知，铜盘内感应电流的方向由乙流向甲，所以电阻R上的电流方向沿纸面向下，故C错误；从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动时，由右手定则可知，铜盘内感应电流的方向由甲流向乙，所以电阻R上的电流方向沿纸面向上，故D正确。
2.(多选)图中小圆圈表示处于匀强磁场中闭合电路一部分导线的截面，以速度v在纸面内运动。关于感应电流有无及方向的判断正确的是
( )
A.甲图中有感应电流，方向向里
B.乙图中有感应电流，方向向外
C.丙图中无感应电流
D.丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流
【解析】选A、C。甲图中导线切割磁感线，有感应电流产生，由右手定则判断可知，感应电流方向向里，故A正确。图乙中导线不切割磁感线，没有感应电流产生，故B错误。图丙中导线不切割磁感线，没有感应电流产生，故C正确。在a、c两个位置没有感应电流，而在d、b两个位置有感应电流，故D错误。
【拓展例题】考查内容：生活中的楞次定律
【典例】为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(电流测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为
( )
A.始终顺时针方向
B.始终逆时针方向
C.先顺时针，再逆时针方向
D.先逆时针，再顺时针方向
【解析】选D。磁场进入线圈时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，根据安培定则可知感应电流方向为逆时针方向；磁场离开线圈时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据安培定则可知感应电流方向为顺时针方向，故D正确，A、B、C错误。
【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
1.如图所示为由两个正三角形线框构成的回路，现给回路加上垂直于线框平面向里的匀强磁场，并使磁场的磁感应强度增大，则回路中产生的感应电流方向正确的是
( )
【解析】选C。该平面回路为一个回路，垂直于线框平面向里的匀强磁场增大时，根据楞次定律，增反减同，外环的感应电流的方向为逆时针方向，内环的感应电流的方向为顺时针方向，故C正确，A、B、D错误。
2.(2020·全国Ⅲ卷)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
【解析】选B。不论开关S拨至M端或N端，穿过右边金属圆环的磁通量都会增加，由楞次定律的“增缩减扩”可知，圆环向右运动才能减小磁通量的增加，故B正确。
【补偿训练】
如图a、b、c三个圆环在同一平面内，当b环中的顺时针方向电流减小时，则
( )
A.a环中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势
B.a环中感应电流方向为逆时针，有扩张趋势
C.c环中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势
D.c环中感应电流方向为逆时针，有扩张趋势
【解析】选D。由安培定则可知，b环产生的磁场的方向向里，当b环中电流逐渐减小时，在环内产生的磁场减小，a环内的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，a环有面积增大的趋势，根据楞次定律可知，a环感应电流的方向为顺时针方向，故A、B错误；根据磁场分布的特点可知，c环处磁场的方向向外，当b环中电流逐渐减小时，c环内向外的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，c环有面积增大的趋势，根据楞次定律可知，c环感应电流的方向为逆时针方向，故C错误，D正确。
3.闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界(Ⅰ到Ⅲ间)的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是
( )
A.经过Ⅰ时，a→b→c→d→a
B.经过Ⅱ时，a→b→c→d→a
C.经过Ⅱ时，a→d→c→b→a
D.经过Ⅲ时，a→b→c→d→a
【解析】选A。经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律得感应电流的磁场方向向外，由安培定则判断感应电流方向为逆时针，即a→b→c→d→a，故A正确；经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，故B、C错误；经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律得感应电流的磁场方向向里，由安培定则判断感应电流方向为顺时针，即a→d→c→b→a，故D错误。
4.(2020·江苏高考)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
【解析】选B。若产生顺时针方向的感应电流，则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里的磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。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B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，C、D错误。
5.把轻质导线圈用细线挂在条形磁铁N极的附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将
( )
A.俯视逆时针转动，同时靠近磁铁
B.俯视顺时针转动，同时靠近磁铁
C.俯视逆时针转动，同时远离磁铁
D.俯视顺时针转动，同时远离磁铁
【解析】选A。由右手螺旋定则可知，线圈向外一面为S极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，即俯视，线圈做逆时针方向转动，同时靠近磁铁，故A正确，B、C、D错误。
【新思维·新考向】
情境：某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。
问题：已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。问：
(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？
(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系。
(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？
【解析】(1)E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，由于线圈在该磁铁的最下面的磁通量最大，所以向下的过程中向下的磁通量增加，根据楞次定律可得，感应电流的磁场的方向向上，所以感应电流的方向是逆时针方向(从上向下看)，电流由C流出，D端流入。
(2)秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止，说明安培力的方向向上，由左手定则即可判断出电流的方向是逆时针方向(从上向下看)，电流由C流出，由D流入。
两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，线圈匝数为n，左右两侧受力相等，得：
mg=2n·BIL，
即为：m=
；
(3)设最大称重力是mm，得：mmg=2n·BIL
①
又：P=I2R
②
联立得：mm=
答案：(1)从C端流出 (2)从D端流入 m=
(3)
