資源簡介

物理
第講　電磁感應現象
實驗：探究影響感應電流方向的因素　楞次定律
(對應人教版必修第三冊、選擇性必修第二冊相關內容及問題)
　必修第三冊第十三章第2節，閱讀“磁通量”這一部分內容，當勻強磁場與所研究的面既不垂直也不平行時，怎樣求穿過該面的磁通量？
提示：方法一，據Φ＝BS，S為該面在垂直于磁場方向的投影的面積；
方法二，據Φ＝BS，B為磁感應強度在垂直于該面方向的分量。
　必修第三冊第十三章第3節，閱讀[實驗]“探究感應電流產生的條件”這一部分內容，圖13．3 3中有幾個閉合回路？
提示：兩個。
　必修第三冊第十三章第3節[練習與應用]T2。
提示：有。先把線圈撐開，然后放手，線圈收縮，則線圈的面積減小，穿過線圈的磁通量減小，則線圈中會產生感應電流。
　選擇性必修第二冊第二章第1節，閱讀“楞次定律”這一部分內容，感應電流的磁場總與引起感應電流的磁場的方向相反嗎？
提示：不是。
　選擇性必修第二冊第二章第1節“楞次定律”這部分的[思考與討論]，[練習與應用]T5，由此可看出磁體與閉合線圈間的力起什么作用？
提示：阻礙它們之間的相對運動。
考點一　電磁感應現象的判斷
1．磁通量
(1)定義：勻強磁場中，磁感應強度(B)與垂直磁場方向的面積(S)的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。我們可以用穿過這一面積的磁感線條數的多少來形象地理解。
(2)公式：Φ＝BS。
(3)公式的適用條件：①勻強磁場；②S是垂直磁場方向的有效面積。
(4)單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝1__T·m2。
(5)標量性：磁通量是標量，但有正負之分。磁通量的正負是這樣規定的：任何一個平面都有正、反兩面，若規定磁感線從正面穿出時磁通量為正，則磁感線從反面穿出時磁通量為負。
(6)磁通量的變化：在某個過程中，穿過某個平面的磁通量的變化量等于末磁通量Φ2與初磁通量Φ1的差值，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。
2．電磁感應現象與感應電流
“磁生電”的現象叫電磁感應，產生的電流叫作感應電流。
3．產生感應電流的條件
當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就產生感應電流。
4．電磁感應現象的兩種典型情況
(1)閉合導體回路的一部分做切割磁感線運動。
(2)穿過閉合導體回路的磁通量發生變化。
5．電磁感應現象的實質
電磁感應現象的實質是產生感應電動勢，如果導體回路閉合則產生感應電流；如果導體回路不閉合，則只產生感應電動勢，而不產生感應電流。
6．電磁感應現象中的能量轉化
發生電磁感應現象時，機械能或其他形式的能轉化為電能。
1．磁通量等于磁感應強度B與面積S的乘積。(　　) 2．磁通量既有大小，又有方向，所以磁通量是矢量。(　　) 3．磁通量、磁通量的變化量的大小均與匝數無關。(　　) 4．只要回路中的磁通量變化，回路中一定有感應電流。(　　) 5．只要閉合回路的一部分導體切割磁感線，閉合回路中一定有感應電流。(　　)
例1　下列圖中能產生感應電流的是(　　)
感應電流能否產生的判斷
考點二　實驗：探究影響感應電流方向的因素
1．實驗目的
探究感應電流的方向與磁通量的變化之間的關系。
2．實驗原理
通過實驗，記錄磁極進出閉合線圈運動的四種情況，分析總結感應電流的方向與磁通量的變化之間的關系。
3．實驗器材
條形磁體、線圈、電流表、導線若干、干電池一節、電池盒、滑動變阻器、開關。
4．實驗步驟
(1)確定電流表指針偏轉方向與電流方向的關系。
①按圖甲連接電路。
②調節滑動變阻器，使接入電路的電阻最大。
③迅速閉合開關，發現電流表指針偏轉后立即斷開開關。
④記錄電流方向與電流表的指針偏轉方向，找出它們之間的關系。
(2)確定感應電流方向與磁通量變化情況的關系。
①按圖乙連接電路，明確線圈的繞線方向。
②按照控制變量的方法分別進行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向上抽出線圈時的實驗。
③觀察并記錄磁體磁場方向、感應電流方向、感應電流的磁場方向，并將結果填入表格。
例2　在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中：
(1)先觀察電流表指針偏轉方向與電流方向的對應關系，查明線圈中導線的________，以便從指針的偏轉方向確定感應電流的磁場方向。
(2)下表為某同學記錄的實驗現象：
序號 磁體磁場的方向(正視) 磁體運動情況 指針偏轉情況 感應電流的磁場方向(正視)
1 向下 插入線圈 向左 向上
2 向下 拔出線圈 向右 向下
3 向上 插入線圈 向右 向下
4 向上 拔出線圈 向左 向上
①由實驗記錄1、3得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
②由實驗記錄2、4得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
③由實驗1、2、3、4得出的結論是________________________________________。
(3)本實驗涉及的物理規律在生產和生活中的應用有________________________。(舉一例)
考點三　楞次定律和右手定則
1．楞次定律
(1)內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
(2)適用范圍：判定一切閉合導體回路磁通量變化時產生的感應電流的方向。
(3)本質：能量守恒定律在電磁感應現象中的體現。
2．右手定則
(1)內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。
(2)適用范圍：適用于判定導線切割磁感線時感應電流的方向。
1．用楞次定律判斷感應電流方向
2．楞次定律中“阻礙”的含義
例3　如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環中產生順時針方向感應電流的是(　　)
A．同時增大B1減小B2
B．同時減小B1增大B2
C．同時以相同的變化率增大B1和B2
D．同時以相同的變化率減小B1和B2
例4　(人教版選擇性必修第二冊·第二章第1節[練習與應用]T2改編)如圖所示，CDEF是金屬框，框內存在著垂直紙面向里的勻強磁場。當導體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應電流的方向為(　　)
A．C→D，E→F B．D→C，E→F
C．C→D，F→E D．D→C，F→E
考點四　“三定則一定律”的綜合應用
“三定則一定律”的用途
基本現象 應用的定則或定律
電流的 磁效應 運動電荷、電流產生磁場 安培定則
洛倫茲力、安培力 磁場對運動電荷、電流有作用力 左手定則
電磁感應 部分導體做切割磁感線運動 右手定則
閉合回路磁通量變化 楞次定律
以上定則或定律中，“因電而動”用左手定則，“因動生電”用右手定則；“因電生磁”用安培定則，“因磁生電”用楞次定律或右手定則。
例5　(多選)勻強磁場方向垂直紙面，規定垂直紙面向里的方向為正，磁感應強度B隨時間t變化規律如圖甲所示。在磁場中有一細金屬矩形回路，回路平面位于紙面內，如圖乙所示。令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F1、F2、F3分別表示Oa、ab、bc段回路右側PQ邊受到的安培力。則(　　)
A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向
B．I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向
C．F1方向向左，F2方向向右
D．F2方向向右，F3方向向右
考點五　楞次定律推論的應用
楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因。列表說明如下：
內容 例證
阻礙原磁通量變化——“增反減同” 磁體靠近線圈，B感與B原反向
阻礙相對運動——“來拒去留”
使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴” P、Q是光滑固定導軌，a、b是可動金屬棒，磁體下移，回路面積應減小，a、b靠近 B減小，線圈擴張
通過導體遠離或靠近來阻礙原磁通量的變化——“增離減靠” 　i增大，B遠離A 　i減小，B靠近A
例6　(2023·海南高考)汽車測速利用了電磁感應現象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2且通上順時針(俯視)方向電流，當汽車經過線圈時(　　)
A．線圈1、2產生的磁場方向豎直向上
B．汽車進入線圈1過程產生感應電流方向為abcd
C．汽車離開線圈1過程產生感應電流方向為abcd
D．汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同
例7　(2025·江蘇省南通市高三上12月月考)在江蘇省的一次消防演練中，一直升機利用四根相同的絕緣繩索將金屬線框abcd吊起，線框始終保持水平。地磁場的豎直分量為By，隨距離地面高度h的增大而減小，當直升機帶動線框勻速上升時(　　)
A．穿過線框的磁通量增大
B．線框中的感應電流方向為abcd
C．線框的四條邊有向內收縮的趨勢
D．繩索對線框的作用力小于線框的重力
課時作業
[A組　基礎鞏固練]
1．(人教版必修第三冊·第十三章第3節[練習與應用]T1改編)如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，在下列四種情況下，線框中會產生感應電流的是(　　)
A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動
B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動
C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動
D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動
2．(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行。若要在線圈中產生感應電流，可行的做法是(　　)
A．AB中電流I逐漸增大
B．AB中電流I先增大后減小
C．以AB為軸，線圈繞AB順時針轉90°(俯視)
D．線圈繞OO′軸逆時針轉動90°(俯視)
3．磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據。如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈，則從上向下看，這個線圈中將出現(　　)
A．先逆時針后順時針的感應電流
B．先順時針后逆時針的感應電流
C．逆時針方向的持續流動的感應電流
D．順時針方向的持續流動的感應電流
4．(2024·廣東省梅州市高三下一模)(多選)在第70場“南方教研大講堂”羅老師展示的課例中，她用磁力小車做了小實驗。磁力小車如圖甲所示，它的內部結構可以簡化為如圖乙所示，其中A、B是具有單向導電性的發光二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，與線圈C構成閉合回路。實驗前，磁力小車靜止在水平桌面上(不計一切阻力)。關于實驗現象，下列說法正確的是(　　)
A．將強磁體N極快速靠近小車，二極管A將閃亮
B．將強磁體S極快速靠近小車，二極管B將閃亮
C．將強磁體N極快速靠近小車，小車將向右運動
D．將強磁體S極快速靠近小車，小車將向左運動
5．(2025·吉林省長春市高三上質量監測一)如圖，線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面。開關閉合后，當滑動變阻器的滑片迅速向右滑動時，觀察到電流表指針向左偏轉。由此可以推斷，開關閉合后(　　)
A．線圈A迅速向上移動，電流表指針向右偏轉
B．減小電源輸出電壓的過程中，電流表指針向左偏轉
C．滑片向左滑動到某位置不動，電流表指針向右偏轉到某位置后不動
D．斷開開關的瞬間，電流表指針向左偏轉
6．(2024·北京高考)如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是(　　)
A．閉合開關瞬間，線圈M和線圈P相互吸引
B．閉合開關，達到穩定后，電流表的示數為0
C．斷開開關瞬間，流過電流表的電流方向由a到b
D．斷開開關瞬間，線圈P中感應電流的磁場方向向左
7．為了演示“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”的現象，老師做了這樣的演示實驗：如圖所示，水平橫梁兩端各固定一個鋁環，其中A環是閉合的，B環是斷開的，橫梁可以繞中間的支點在水平面內轉動。當裝置靜止不動時，用一磁體的N極去接近A環，發現A環繞支點沿順時針(俯視)方向轉動。若不考慮空氣流動對實驗結果的影響，關于該實驗，下列說法中正確的是(　　)
A．若用磁體的S極接近A環，A環也將繞支點沿順時針(俯視)方向轉動
B．制作A、B環的材料只要是金屬就行，很薄的鐵環也可以得到相同的實驗效果
C．制作A、B環的材料用絕緣材料也可以得到相同的實驗效果
D．磁體接近A環的過程中，A環將有擴張的趨勢
8．(2024·北京高考)用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標記感應電流的方向。
關于本實驗，下列說法正確的是________(填選項前的字母)。
A．需要記錄感應電流的大小
B．通過觀察電流表指針的偏轉方向確定感應電流的方向
C．圖2中甲和乙表明，感應電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關
[B組　綜合提升練]
9．汽車自動控制剎車系統(ABS)的原理如圖所示。鐵質齒輪P與車輪同步轉動，右端有一個繞有線圈的磁體(極性如圖)，M是一個電流檢測器。當車輪帶動齒輪P轉動時，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時又使通過線圈的磁通量減小，從而能使線圈中產生感應電流，感應電流經電子裝置放大后即實現自動控制剎車。齒輪從圖示位置開始轉到下一個鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應電流的方向(　　)
A．總是從左向右的
B．總是從右向左的
C．先從右向左，然后從左向右
D．先從左向右，然后從右向左
10．(多選)如圖甲所示，等離子氣流由左方連續以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中，ab直導線與M、N相連接，線圈A與直導線cd連接，線圈A內有按圖乙所示規律變化的磁場，且規定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是(　　)
A．0～1 s內，ab、cd導線互相排斥
B．1～2 s內，ab、cd導線互相吸引
C．2～3 s內，ab、cd導線互相吸引
D．3～4 s內，ab、cd導線互相排斥
11．(多選)研究人員發現一種具有獨特屬性的新型合金能夠將內能直接轉化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環繞它的線圈中產生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現對A進行加熱，下列說法正確的是(　　)
A．B線圈一定有收縮的趨勢
B．B線圈一定有擴張的趨勢
C．B線圈中感應電流產生的磁場阻止了B線圈內磁通量的增加
D．若從右向左看B中產生順時針方向的電流，則A左端是強磁性合金的S極
[C組　拔尖培優練]
12．(多選)如圖，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路。當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是(　　)
A．向右加速運動 B．向右減速運動
C．向左加速運動 D．向左減速運動
(答案及解析)
1．磁通量等于磁感應強度B與面積S的乘積。(　　) 2．磁通量既有大小，又有方向，所以磁通量是矢量。(　　) 3．磁通量、磁通量的變化量的大小均與匝數無關。(　　) 4．只要回路中的磁通量變化，回路中一定有感應電流。(　　) 5．只要閉合回路的一部分導體切割磁感線，閉合回路中一定有感應電流。(　　) 答案：1．×　2．×　3．√　4．×　5．×
例1　下列圖中能產生感應電流的是(　　)
[答案]　B
[解析]　根據產生感應電流的條件可知，A中，電路沒閉合，無感應電流產生；B中，電路閉合，且垂直磁感線的閉合回路的面積增大，則穿過閉合回路的磁通量增大，有感應電流產生；C中，穿過閉合線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應電流產生；D中，閉合回路中的磁通量不發生變化，無感應電流產生。故選B。
例2　在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中：
(1)先觀察電流表指針偏轉方向與電流方向的對應關系，查明線圈中導線的________，以便從指針的偏轉方向確定感應電流的磁場方向。
(2)下表為某同學記錄的實驗現象：
序號 磁體磁場的方向(正視) 磁體運動情況 指針偏轉情況 感應電流的磁場方向(正視)
1 向下 插入線圈 向左 向上
2 向下 拔出線圈 向右 向下
3 向上 插入線圈 向右 向下
4 向上 拔出線圈 向左 向上
①由實驗記錄1、3得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
②由實驗記錄2、4得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
③由實驗1、2、3、4得出的結論是________________________________________。
(3)本實驗涉及的物理規律在生產和生活中的應用有________________________。(舉一例)
[答案]　(1)繞向
(2)①增大　相反　②減小　相同　③感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化
(3)發電機(其他答案合理也可)
[解析]　(1)應該先觀察電流表指針偏轉方向與電流方向對應的關系，查明線圈中導線的繞向，以便從指針的偏轉方向確定感應電流的磁場方向。
(2)①由實驗記錄1、3可知，磁體插入線圈，穿過閉合回路的磁通量增大，感應電流的磁場與原磁場方向相反。
②由實驗記錄2、4可知，磁體從線圈中拔出，穿過閉合回路的磁通量減小，感應電流的磁場與原磁場方向相同。
③根據①、②可得出結論：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
(3)本實驗涉及的物理規律在生產和生活中的應用有：發電機、變壓器、無線充電器等。
例3　如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環中產生順時針方向感應電流的是(　　)
A．同時增大B1減小B2
B．同時減小B1增大B2
C．同時以相同的變化率增大B1和B2
D．同時以相同的變化率減小B1和B2
[答案]　B
[解析]　同時增大B1減小B2，穿過圓環的總磁通量垂直紙面向里且增多，由楞次定律可知，環中感應電流的磁場垂直紙面向外，由安培定則可知，會在環中產生逆時針方向的感應電流，同理可知，同時減小B1增大B2，會在環中產生順時針方向的感應電流，A錯誤，B正確。同時以相同的變化率增大B1和B2，或同時以相同的變化率減小B1和B2，兩個磁場穿過圓環的磁通量總保持大小相同，所以穿過圓環的總磁通量總為0，不會在環中產生感應電流，C、D錯誤。
例4　(人教版選擇性必修第二冊·第二章第1節[練習與應用]T2改編)如圖所示，CDEF是金屬框，框內存在著垂直紙面向里的勻強磁場。當導體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應電流的方向為(　　)
A．C→D，E→F B．D→C，E→F
C．C→D，F→E D．D→C，F→E
[答案]　C
[解析]　根據右手定則可以判斷，AB中感應電流的方向為A→B，則在ABCD回路中，CD的感應電流方向為C→D，在ABFE回路中，EF的感應電流方向為F→E，C正確。
例5　(多選)勻強磁場方向垂直紙面，規定垂直紙面向里的方向為正，磁感應強度B隨時間t變化規律如圖甲所示。在磁場中有一細金屬矩形回路，回路平面位于紙面內，如圖乙所示。令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F1、F2、F3分別表示Oa、ab、bc段回路右側PQ邊受到的安培力。則(　　)
A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向
B．I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向
C．F1方向向左，F2方向向右
D．F2方向向右，F3方向向右
[答案]　AC
[解析]　由楞次定律可知，Oa段感應電流I1沿逆時針方向，ab、bc段感應電流I2、I3沿順時針方向，故A正確，B錯誤。Oa段回路右側PQ邊中電流由Q流向P，磁感應強度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F1方向向左；ab段回路右側PQ邊中電流由P流向Q，磁感應強度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F2方向向右；bc段回路右側PQ邊中電流由P流向Q，磁感應強度方向垂直紙面向外，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F3方向向左，故C正確，D錯誤。
例6　(2023·海南高考)汽車測速利用了電磁感應現象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2且通上順時針(俯視)方向電流，當汽車經過線圈時(　　)
A．線圈1、2產生的磁場方向豎直向上
B．汽車進入線圈1過程產生感應電流方向為abcd
C．汽車離開線圈1過程產生感應電流方向為abcd
D．汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同
[答案]　C
[解析]　根據安培定則可知，線圈1、2產生的磁場方向豎直向下，A錯誤；由楞次定律及安培定則可知，汽車進入線圈1過程產生感應電流的方向為adcb，離開線圈1過程產生感應電流的方向為abcd，B錯誤，C正確；由楞次定律的推論可知，汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤。
例7　(2025·江蘇省南通市高三上12月月考)在江蘇省的一次消防演練中，一直升機利用四根相同的絕緣繩索將金屬線框abcd吊起，線框始終保持水平。地磁場的豎直分量為By，隨距離地面高度h的增大而減小，當直升機帶動線框勻速上升時(　　)
A．穿過線框的磁通量增大
B．線框中的感應電流方向為abcd
C．線框的四條邊有向內收縮的趨勢
D．繩索對線框的作用力小于線框的重力
[答案]　B
[解析]　設金屬線框abcd圍成的面積為S，則穿過線框的磁通量Φ＝ByS，由題意知，江蘇省的地磁場的豎直分量By方向向下，隨h的增大而減小，故當直升機帶動線框勻速上升時，Φ減小，根據楞次定律可知，感應電流產生的磁場在線框內的方向向下，則線框中的感應電流方向為abcd，故A錯誤，B正確；在直升機帶動線框勻速上升的過程中，根據楞次定律的推論——增縮減擴，可知線框的四條邊有向外擴張的趨勢，故C錯誤；根據楞次定律的推論——來拒去留，可知磁場力使線框有向下的運動趨勢，即線框受到的磁場力有豎直向下的分量，對線框受力分析可知，繩索對線框的作用力大于線框的重力，故D錯誤。
課時作業
[A組　基礎鞏固練]
1．(人教版必修第三冊·第十三章第3節[練習與應用]T1改編)如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，在下列四種情況下，線框中會產生感應電流的是(　　)
A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動
B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動
C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動
D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動
答案：C
解析：圖甲、乙、丁中穿過線框的磁通量均為零且保持不變，不會產生感應電流，而圖丙中穿過線框的磁通量發生變化，產生感應電流，故選C。
2．(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行。若要在線圈中產生感應電流，可行的做法是(　　)
A．AB中電流I逐漸增大
B．AB中電流I先增大后減小
C．以AB為軸，線圈繞AB順時針轉90°(俯視)
D．線圈繞OO′軸逆時針轉動90°(俯視)
答案：ABD
解析：只要AB中電流發生變化，無論是大小變，還是方向變，或者大小和方向同時變，都可以使穿過線圈的磁通量發生變化，從而產生感應電流，A、B正確；以AB為軸，線圈繞AB順時針轉90°的過程中，磁感應強度的大小和線圈的有效面積都沒變，磁通量不變，不能產生感應電流，C錯誤；以OO′為軸逆時針轉90°的過程中，線圈的有效面積發生了變化，磁通量變化，能產生感應電流，D正確。
3．磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據。如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈，則從上向下看，這個線圈中將出現(　　)
A．先逆時針后順時針的感應電流
B．先順時針后逆時針的感應電流
C．逆時針方向的持續流動的感應電流
D．順時針方向的持續流動的感應電流
答案：D
解析：只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈時，穿過線圈的磁通量先向上增加，后向下減小，根據楞次定律可知，從上向下看線圈中產生順時針方向的持續流動的感應電流。故選D。
4．(2024·廣東省梅州市高三下一模)(多選)在第70場“南方教研大講堂”羅老師展示的課例中，她用磁力小車做了小實驗。磁力小車如圖甲所示，它的內部結構可以簡化為如圖乙所示，其中A、B是具有單向導電性的發光二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，與線圈C構成閉合回路。實驗前，磁力小車靜止在水平桌面上(不計一切阻力)。關于實驗現象，下列說法正確的是(　　)
A．將強磁體N極快速靠近小車，二極管A將閃亮
B．將強磁體S極快速靠近小車，二極管B將閃亮
C．將強磁體N極快速靠近小車，小車將向右運動
D．將強磁體S極快速靠近小車，小車將向左運動
答案：ABC
解析：將強磁體N極快速靠近小車，向右穿過線圈C的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，整個回路中產生逆時針方向的感應電流，二極管A將閃亮，故A正確；將強磁體S極快速靠近小車，向左穿過線圈C的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，整個回路中產生順時針方向的感應電流，二極管B將閃亮，故B正確；不管是強磁體N極快速靠近小車，還是強磁體S極快速靠近小車，根據楞次定律的推論“來拒去留”可知，小車都將向右運動，故C正確，D錯誤。
5．(2025·吉林省長春市高三上質量監測一)如圖，線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面。開關閉合后，當滑動變阻器的滑片迅速向右滑動時，觀察到電流表指針向左偏轉。由此可以推斷，開關閉合后(　　)
A．線圈A迅速向上移動，電流表指針向右偏轉
B．減小電源輸出電壓的過程中，電流表指針向左偏轉
C．滑片向左滑動到某位置不動，電流表指針向右偏轉到某位置后不動
D．斷開開關的瞬間，電流表指針向左偏轉
答案：A
解析：開關閉合后，當滑動變阻器的滑片迅速向右滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值減小，流過線圈A的電流增大，穿過線圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈B產生的感應電流的磁場與原磁場方向相反，此時電流表指針向左偏轉。線圈A迅速向上移動，穿過線圈B的磁通量減小，由楞次定律可知，線圈B產生的感應電流的磁場與原磁場方向相同，則電流表指針向右偏轉，故A正確；同理可知，減小電源輸出電壓的過程中，流過線圈A的電流減小，穿過線圈B的磁通量減小，將觀察到電流表指針向右偏轉，故B錯誤；滑片向左滑動到某位置不動，流過線圈A的電流先減小后不變，穿過線圈B的磁通量先減小后不變，則電流表指針先向右偏轉后回到零刻度不動，故C錯誤；斷開開關的瞬間，流過線圈A的電流減小，穿過線圈B的磁通量減小，將觀察到電流表指針向右偏轉，故D錯誤。
6．(2024·北京高考)如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是(　　)
A．閉合開關瞬間，線圈M和線圈P相互吸引
B．閉合開關，達到穩定后，電流表的示數為0
C．斷開開關瞬間，流過電流表的電流方向由a到b
D．斷開開關瞬間，線圈P中感應電流的磁場方向向左
答案：B
解析：閉合開關瞬間，線圈M中的電流增大，則產生的磁場增強，穿過線圈P的磁通量增大，由楞次定律的推論“增離減靠”可知，線圈M和線圈P相互排斥，故A錯誤；閉合開關，達到穩定后，穿過線圈P的磁通量保持不變，線圈P中無感應電流產生，電流表的示數為0，故B正確；斷開開關前，由安培定則可知，穿過線圈M和線圈P的磁通量向右，斷開開關瞬間，穿過線圈P的磁通量減小，由楞次定律可知，線圈P產生的感應電流的磁場方向向右，由安培定則可知，流過電流表的電流方向由b到a，故C、D錯誤。
7．為了演示“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”的現象，老師做了這樣的演示實驗：如圖所示，水平橫梁兩端各固定一個鋁環，其中A環是閉合的，B環是斷開的，橫梁可以繞中間的支點在水平面內轉動。當裝置靜止不動時，用一磁體的N極去接近A環，發現A環繞支點沿順時針(俯視)方向轉動。若不考慮空氣流動對實驗結果的影響，關于該實驗，下列說法中正確的是(　　)
A．若用磁體的S極接近A環，A環也將繞支點沿順時針(俯視)方向轉動
B．制作A、B環的材料只要是金屬就行，很薄的鐵環也可以得到相同的實驗效果
C．制作A、B環的材料用絕緣材料也可以得到相同的實驗效果
D．磁體接近A環的過程中，A環將有擴張的趨勢
答案：A
解析：當磁體N極向A環靠近時，穿過A環的磁通量增加，A環是閉合的，會產生感應電流，磁體對A環產生安培力，阻礙兩者相對運動，因此為阻礙磁體靠近，A環出現繞支點順時針(俯視)轉動現象；同理，磁體S極接近A環時，A環也將繞支點順時針(俯視)轉動，故A正確。制作A、B環的材料必須是金屬導體，很薄的鐵環電阻較大，產生的感應電流較小，且會被磁化吸引，不能得到相同的實驗效果，故B錯誤。若制作A、B環的材料用絕緣材料，則在A環中不會產生感應電流，則磁體對A環無安培力作用，A環不會繞支點轉動，故C錯誤。磁體接近A環的過程中，穿過A環的磁通量增加，根據楞次定律的推論“增縮減擴”可知，A環將有收縮的趨勢，故D錯誤。
8．(2024·北京高考)用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標記感應電流的方向。
關于本實驗，下列說法正確的是________(填選項前的字母)。
A．需要記錄感應電流的大小
B．通過觀察電流表指針的偏轉方向確定感應電流的方向
C．圖2中甲和乙表明，感應電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關
答案：BC
解析：本實驗探究影響感應電流方向的因素，故不需要記錄感應電流的大小，A錯誤；本實驗通過觀察電流表指針的偏轉方向確定感應電流的方向，故B正確；由題圖2甲和乙知，分別插入條形磁體的N極和S極時，電流表指針偏轉方向不同，即感應電流方向不同，故感應電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關，故C正確。
[B組　綜合提升練]
9．汽車自動控制剎車系統(ABS)的原理如圖所示。鐵質齒輪P與車輪同步轉動，右端有一個繞有線圈的磁體(極性如圖)，M是一個電流檢測器。當車輪帶動齒輪P轉動時，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時又使通過線圈的磁通量減小，從而能使線圈中產生感應電流，感應電流經電子裝置放大后即實現自動控制剎車。齒輪從圖示位置開始轉到下一個鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應電流的方向(　　)
A．總是從左向右的
B．總是從右向左的
C．先從右向左，然后從左向右
D．先從左向右，然后從右向左
答案：C
解析：穿過線圈的磁通量方向與磁體內部的磁場方向相同，均從右指向左。鐵齒靠近線圈時，鐵齒的右端是S極，鐵齒在線圈處產生的磁場方向指向鐵齒，即與原磁場同向，所以在圖示時刻，穿過線圈的磁通量最大，隨著齒輪的轉動，磁通量先減小后增大，當下一個鐵齒正對線圈時，磁通量又達到最大。結合楞次定律可知，該過程線圈中感應電流在線圈軸線上的磁場方向先向左后向右，由安培定則可知，通過M的感應電流的方向先從右向左，然后從左向右，C正確。
10．(多選)如圖甲所示，等離子氣流由左方連續以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中，ab直導線與M、N相連接，線圈A與直導線cd連接，線圈A內有按圖乙所示規律變化的磁場，且規定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是(　　)
A．0～1 s內，ab、cd導線互相排斥
B．1～2 s內，ab、cd導線互相吸引
C．2～3 s內，ab、cd導線互相吸引
D．3～4 s內，ab、cd導線互相排斥
答案：BD
解析：根據左手定則，可判定等離子氣流中的正離子向上極板M偏轉，負離子向下極板N偏轉，所以ab中電流方向是由a流向b。由圖乙可知，在0～1 s內，線圈A內磁場方向向右，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流方向是由c流向d，由于ab、cd導線內電流的方向相同，則互相吸引，故A錯誤；在1～2 s內，線圈A內磁場方向向左，磁感應強度增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由c流向d，由于ab、cd導線內電流的方向相同，則互相吸引，故B正確；在2～3 s內，線圈A內磁場方向向左，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導線內電流的方向相反，則互相排斥，故C錯誤；在3～4 s內，線圈A內磁場方向向右，磁感應強度增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導線內電流的方向相反，則互相排斥，故D正確。
11．(多選)研究人員發現一種具有獨特屬性的新型合金能夠將內能直接轉化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環繞它的線圈中產生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現對A進行加熱，下列說法正確的是(　　)
A．B線圈一定有收縮的趨勢
B．B線圈一定有擴張的趨勢
C．B線圈中感應電流產生的磁場阻止了B線圈內磁通量的增加
D．若從右向左看B中產生順時針方向的電流，則A左端是強磁性合金的S極
答案：BD
解析：現對A進行加熱，其磁感應強度增大，A內部磁場與外部磁場方向相反，B線圈的總磁通量與A內部磁場方向相同，由楞次定律可知，B線圈一定有擴張的趨勢，所以A錯誤，B正確；根據楞次定律可知，B線圈中感應電流產生的磁場阻礙了B線圈內磁通量的增加，而非阻止，C錯誤；根據右手螺旋定則和楞次定律可知，若從右向左看B中產生順時針方向的電流，則A中原磁場方向向右，即A左端是強磁性合金的S極，D正確。
[C組　拔尖培優練]
12．(多選)如圖，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路。當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是(　　)
A．向右加速運動 B．向右減速運動
C．向左加速運動 D．向左減速運動
答案：BC
解析：根據安培定則可知，ab在軌道處產生的磁場垂直紙面向里，MN在安培力作用下向右運動，說明MN受到的安培力向右，由左手定則可知電流由M指向N，L1中感應電流的磁場向上，由楞次定律可知，L2中感應電流產生的磁場應該是向上減弱，或向下增強；再由右手定則和法拉第電磁感應定律可知PQ可能是向右減速運動或向左加速運動。故B、C正確，A、D錯誤。
17(共67張PPT)
第十一章　電磁感應
第1講　電磁感應現象
實驗：探究影響感應電流方向的因素　楞次定律
目錄
1
2
3
教材閱讀指導
考點一　電磁感應現象的判斷
考點二　實驗：探究影響感應電流方向的因素
考點三　欏次定律和右手定則
考點四　“三定則一定律”的綜合應用
課時作業
考點五　欏次定律推論的應用
4
5
6
7
教材閱讀指導
(對應人教版必修第三冊、選擇性必修第二冊相關內容及問題)
必修第三冊第十三章第2節，閱讀“磁通量”這一部分內容，當勻強磁場與所研究的面既不垂直也不平行時，怎樣求穿過該面的磁通量？
必修第三冊第十三章第3節，閱讀[實驗]“探究感應電流產生的條件”這一部分內容，圖13．3 3中有幾個閉合回路？
提示：方法一，據Φ＝BS，S為該面在垂直于磁場方向的投影的面積；
方法二，據Φ＝BS，B為磁感應強度在垂直于該面方向的分量。
提示：兩個。
必修第三冊第十三章第3節[練習與應用]T2。
選擇性必修第二冊第二章第1節，閱讀“楞次定律”這一部分內容，感應電流的磁場總與引起感應電流的磁場的方向相反嗎？
提示：有。先把線圈撐開，然后放手，線圈收縮，則線圈的面積減小，穿過線圈的磁通量減小，則線圈中會產生感應電流。
提示：不是。
選擇性必修第二冊第二章第1節“楞次定律”這部分的[思考與討論]，[練習與應用]T5，由此可看出磁體與閉合線圈間的力起什么作用？
提示：阻礙它們之間的相對運動。
考點一　電磁感應現象的判斷
1．磁通量
(1)定義：勻強磁場中，磁感應強度(B)與______磁場方向的面積(S)的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。我們可以用穿過這一面積的磁感線條數的多少來形象地理解。
(2)公式：________。
(3)公式的適用條件：①勻強磁場；②S是______磁場方向的有效面積。
(4)單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝__________。
垂直
Φ＝BS
垂直
1 T·m2
(5)標量性：磁通量是_____，但有正負之分。磁通量的正負是這樣規定的：任何一個平面都有正、反兩面，若規定磁感線____________時磁通量為正，則磁感線____________時磁通量為負。
(6)磁通量的變化：在某個過程中，穿過某個平面的磁通量的變化量等于_______________________________，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。
2．電磁感應現象與感應電流
“____生電”的現象叫電磁感應，產生的電流叫作感應電流。
標量
從正面穿出
從反面穿出
末磁通量Φ2與初磁通量Φ1的差值
磁
3．產生感應電流的條件
當穿過____導體回路的_______發生變化時，_____導體回路中就產生感應電流。
4．電磁感應現象的兩種典型情況
(1)閉合導體回路的一部分做_____________運動。
(2)穿過閉合導體回路的磁通量____________。
5．電磁感應現象的實質
電磁感應現象的實質是產生____________，如果導體回路閉合則產生________；如果導體回路不閉合，則只產生____________，而不產生___________。
6．電磁感應現象中的能量轉化
發生電磁感應現象時，機械能或其他形式的能轉化為______。
閉合
磁通量
閉合
切割磁感線
發生變化
感應電動勢
感應電流
感應電動勢
感應電流
電能
1．磁通量等于磁感應強度B與面積S的乘積。(　　)
2．磁通量既有大小，又有方向，所以磁通量是矢量。(　　)
3．磁通量、磁通量的變化量的大小均與匝數無關。(　　)
4．只要回路中的磁通量變化，回路中一定有感應電流。(　　)
5．只要閉合回路的一部分導體切割磁感線，閉合回路中一定有感應電流。(　　)
×
×
√
×
×
例1　下列圖中能產生感應電流的是(　　)
解析　根據產生感應電流的條件可知，A中，電路沒閉合，無感應電流產生；B中，電路閉合，且垂直磁感線的閉合回路的面積增大，則穿過閉合回路的磁通量增大，有感應電流產生；C中，穿過閉合線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應電流產生；D中，閉合回路中的磁通量不發生變化，無感應電流產生。故選B。　
感應電流能否產生的判斷
考點二　實驗：探究影響感應電流方向的因素
1．實驗目的
探究感應電流的方向與磁通量的變化之間的關系。
2．實驗原理
通過實驗，記錄磁極進出閉合線圈運動的四種情況，分析總結感應電流的方向與磁通量的變化之間的關系。
3．實驗器材
條形磁體、線圈、電流表、導線若干、干電池一節、電池盒、滑動變阻器、開關。
4．實驗步驟
(1)確定電流表指針偏轉方向與電流方向的關系。
①按圖甲連接電路。
②調節滑動變阻器，使接入電路的電阻最大。
③迅速閉合開關，發現電流表指針偏轉后立即斷開開關。
④記錄電流方向與電流表的指針偏轉方向，找出它們之間的關系。
(2)確定感應電流方向與磁通量變化情況的關系。
①按圖乙連接電路，明確線圈的繞線方向。
②按照控制變量的方法分別進行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向上抽出線圈時的實驗。
③觀察并記錄磁體磁場方向、感應電流方向、感應電流的磁場方向，并將結果填入表格。
例2　在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中：
(1)先觀察電流表指針偏轉方向與電流方向的對應關系，查明線圈中導線的________，以便從指針的偏轉方向確定感應電流的磁場方向。
繞向
序號 磁體磁場的方向(正視) 磁體運動情況 指針偏轉情況 感應電流的磁場方向(正視)
1 向下 插入線圈 向左 向上
2 向下 拔出線圈 向右 向下
3 向上 插入線圈 向右 向下
4 向上 拔出線圈 向左 向上
(2)下表為某同學記錄的實驗現象：
①由實驗記錄1、3得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
增大
相反
序號 磁體磁場的方向(正視) 磁體運動情況 指針偏轉情況 感應電流的磁場方向(正視)
1 向下 插入線圈 向左 向上
2 向下 拔出線圈 向右 向下
3 向上 插入線圈 向右 向下
4 向上 拔出線圈 向左 向上
②由實驗記錄2、4得出的結論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應電流的磁場與原磁場方向________。
③由實驗1、2、3、4得出的結論是_____________________________________
___________________。
(3)本實驗涉及的物理規律在生產和生活中的應用有________________________。(舉一例)
減小
相同
感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化
發電機(其他答案合理也可)
解析　(1)應該先觀察電流表指針偏轉方向與電流方向對應的關系，查明線圈中導線的繞向，以便從指針的偏轉方向確定感應電流的磁場方向。
(2)①由實驗記錄1、3可知，磁體插入線圈，穿過閉合回路的磁通量增大，感應電流的磁場與原磁場方向相反。
②由實驗記錄2、4可知，磁體從線圈中拔出，穿過閉合回路的磁通量減小，感應電流的磁場與原磁場方向相同。
③根據①、②可得出結論：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
(3)本實驗涉及的物理規律在生產和生活中的應用有：發電機、變壓器、無線充電器等。　
考點三　楞次定律和右手定則
1．楞次定律
(1)內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要______引起感應電流的________的變化。
(2)適用范圍：判定一切閉合導體回路_______變化時產生的感應電流的方向。
(3)本質：__________定律在電磁感應現象中的體現。
阻礙
磁通量
磁通量
能量守恒
2．右手定則
(1)內容：伸開_____，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向__________的方向，這時四指所指的方向就是__________的方向。
(2)適用范圍：適用于判定導線___________時感應電流的方向。
右手
導線運動
感應電流
切割磁感線
1．用楞次定律判斷感應電流方向
2．楞次定律中“阻礙”的含義
例3　如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環中產生順時針方向感應電流的是(　　)
A．同時增大B1減小B2
B．同時減小B1增大B2
C．同時以相同的變化率增大B1和B2
D．同時以相同的變化率減小B1和B2
解析　同時增大B1減小B2，穿過圓環的總磁通量垂
直紙面向里且增多，由楞次定律可知，環中感應電流的
磁場垂直紙面向外，由安培定則可知，會在環中產生逆
時針方向的感應電流，同理可知，同時減小B1增大B2，
會在環中產生順時針方向的感應電流，A錯誤，B正確。
同時以相同的變化率增大B1和B2，或同時以相同的變化
率減小B1和B2，兩個磁場穿過圓環的磁通量總保持大小相同，所以穿過圓環的總磁通量總為0，不會在環中產生感應電流，C、D錯誤。　
例4　(人教版選擇性必修第二冊·第二章第1節[練習與應用]T2改編)如圖所示，CDEF是金屬框，框內存在著垂直紙面向里的勻強磁場。當導體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應電流的方向為(　　)
A．C→D，E→F B．D→C，E→F
C．C→D，F→E D．D→C，F→E
解析　根據右手定則可以判斷，AB中感應電流的方
向為A→B，則在ABCD回路中，CD的感應電流方向為C→D，在ABFE回路中，EF的感應電流方向為F→E，C正確。 　
考點四　“三定則一定律”的綜合應用
“三定則一定律”的用途
以上定則或定律中，“因電而動”用左手定則，“因動生電”用右手定則；“因電生磁”用安培定則，“因磁生電”用楞次定律或右手定則。
基本現象 應用的定則或定律
電流的磁效應 運動電荷、電流產生磁場 安培定則
洛倫茲力、安培力 磁場對運動電荷、電流有作用力 左手定則
電磁感應 部分導體做切割磁感線運動 右手定則
閉合回路磁通量變化 楞次定律
例5　(多選)勻強磁場方向垂直紙面，規定垂直紙面向里的方向為正，磁感應強度B隨時間t變化規律如圖甲所示。在磁場中有一細金屬矩形回路，回路平面位于紙面內，如圖乙所示。令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F1、F2、F3分別表示Oa、ab、bc段回路右側PQ邊受到的安培力。則(　　)
A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向
B．I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向
C．F1方向向左，F2方向向右
D．F2方向向右，F3方向向右
解析　由楞次定律可知，Oa段感應電流I1沿逆時針方向，ab、bc段感應電流I2、I3沿順時針方向，故A正確，B錯誤。Oa段回路右側PQ邊中電流由Q流向P，磁感應強度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F1方向向左；ab段回路右側PQ邊中電流由P流向Q，磁感應強度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F2方向向右；bc段回路右側PQ邊中電流由P流向Q，磁感應強度方向垂直紙面向外，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F3方向向左，故C正確，D錯誤。　
考點五　楞次定律推論的應用
1.
楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因。列表說明如下：
內容 例證
阻礙原磁通量變化——“增反減同”
磁體靠近線圈，B感與B原反向
阻礙相對運動——“來拒去留”
使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”
P、Q是光滑固定導軌，a、b是可動金屬棒，磁體下移，回路面積應減小，a、b靠近
B減小，線圈擴張
磁體靠近，是斥力
磁體遠離，是引力
通過導體遠離或靠近來阻礙原磁通量的變化——“增離減靠” 　
i增大，B遠離A
　i減小，B靠近A
例6　(2023·海南高考)汽車測速利用了電磁感應現象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2且通上順時針(俯視)方向電流，當汽車經過線圈時(　　)
A．線圈1、2產生的磁場方向豎直向上
B．汽車進入線圈1過程產生感應電流方向為abcd
C．汽車離開線圈1過程產生感應電流方向為abcd
D．汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同
解析　根據安培定則可知，線圈1、2產生的磁場方向豎直向下，A錯誤；由楞次定律及安培定則可知，汽車進入線圈1過程產生感應電流的方向為adcb，離開線圈1過程產生感應電流的方向為abcd，B錯誤，C正確；由楞次定律的推論可知，汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤。　
例7　(2025·江蘇省南通市高三上12月月考)在江蘇省的一次消防演練中，一直升機利用四根相同的絕緣繩索將金屬線框abcd吊起，線框始終保持水平。地磁場的豎直分量為By，隨距離地面高度h的增大而減小，當直升機帶動線框勻速上升時(　　)
A．穿過線框的磁通量增大
B．線框中的感應電流方向為abcd
C．線框的四條邊有向內收縮的趨勢
D．繩索對線框的作用力小于線框的重力
解析　設金屬線框abcd圍成的面積為S，則穿過線框的
磁通量Φ＝ByS，由題意知，江蘇省的地磁場的豎直分量By方
向向下，隨h的增大而減小，故當直升機帶動線框勻速上升
時，Φ減小，根據楞次定律可知，感應電流產生的磁場在線
框內的方向向下，則線框中的感應電流方向為abcd，故A錯
誤，B正確；在直升機帶動線框勻速上升的過程中，根據楞
次定律的推論——增縮減擴，可知線框的四條邊有向外擴張的趨勢，故C錯誤；根據楞次定律的推論——來拒去留，可知磁場力使線框有向下的運動趨勢，即線框受到的磁場力有豎直向下的分量，對線框受力分析可知，繩索對線框的作用力大于線框的重力，故D錯誤。
課時作業
1．(人教版必修第三冊·第十三章第3節[練習與應用]T1改編)如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，在下列四種情況下，線框中會產生感應電流的是(　　)
A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動
B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動
C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動
D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動
［A組　基礎鞏固練］
解析：圖甲、乙、丁中穿過線框的磁通量均為零且保持不變，不會產生感應電流，而圖丙中穿過線框的磁通量發生變化，產生感應電流，故選C。
2．(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行。若要在線圈中產生感應電流，可行的做法是(　　)
A．AB中電流I逐漸增大
B．AB中電流I先增大后減小
C．以AB為軸，線圈繞AB順時針轉90°(俯視)
D．線圈繞OO′軸逆時針轉動90°(俯視)
解析：只要AB中電流發生變化，無論是大小變，還是方向變，或者大小和方向同時變，都可以使穿過線圈的磁通量發生變化，從而產生感應電流，A、B正確；以AB為軸，線圈繞AB順時針轉90°的過程中，磁感應強度的大小和線圈的有效面積都沒變，磁通量不變，不能產生感應電流，C錯誤；以OO′為軸逆時針轉90°的過程中，線圈的有效面積發生了變化，磁通量變化，能產生感應電流，D正確。
3．磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據。如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈，則從上向下看，這個線圈中將出現(　　)
A．先逆時針后順時針的感應電流
B．先順時針后逆時針的感應電流
C．逆時針方向的持續流動的感應電流
D．順時針方向的持續流動的感應電流
解析：只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈時，穿過線圈的磁通量先向上增加，后向下減小，根據楞次定律可知，從上向下看線圈中產生順時針方向的持續流動的感應電流。故選D。
4．(2024·廣東省梅州市高三下一模)(多選)在第70場“南方教研大講堂”羅老師展示的課例中，她用磁力小車做了小實驗。磁力小車如圖甲所示，它的內部結構可以簡化為如圖乙所示，其中A、B是具有單向導電性的發光二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，與線圈C構成閉合回路。實驗前，磁力小車靜止在水平桌面上(不計一切阻力)。關于實驗現象，下列說法正確的是(　　)
A．將強磁體N極快速靠近小車，二極管A
將閃亮
B．將強磁體S極快速靠近小車，二極管B
將閃亮
C．將強磁體N極快速靠近小車，小車將向右運動
D．將強磁體S極快速靠近小車，小車將向左運動
解析：將強磁體N極快速靠近小車，向右穿過線圈C的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，整個回路中產生逆時針方向的感應電流，二極管A將閃亮，故A正確；將強磁體S極快速靠近小車，向左穿過線圈C的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，整個回路中產生順時針方向的感應電流，二極管B將閃亮，故B正確；不管是強磁體N極快速靠近小車，還是強磁體S極快速靠近小車，根據楞次定律的推論“來拒去留”可知，小車都將向右運動，故C正確，D錯誤。
5．(2025·吉林省長春市高三上質量監測一)如圖，線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面。開關閉合后，當滑動變阻器的滑片迅速向右滑動時，觀察到電流表指針向左偏轉。由此可以推斷，開關閉合后(　　)
A．線圈A迅速向上移動，電流表指針向右
偏轉
B．減小電源輸出電壓的過程中，電流表指
針向左偏轉
C．滑片向左滑動到某位置不動，電流表指針向右偏轉到某位置后不動
D．斷開開關的瞬間，電流表指針向左偏轉
解析：開關閉合后，當滑動變阻器的滑片迅速向右滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值減小，流過線圈A的電流增大，穿過線圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈B產生的感應電流的磁場與原磁場方向相反，此時電流表指針向左偏轉。線圈A迅速向上移動，穿過線圈B的磁通量減小，由楞次定律可知，線圈B產生的感應電流的磁場與原磁場方向相同，則電流表指針向右偏轉，故A正確；
同理可知，減小電源輸出電壓的過程中，流過線圈A的電流減小，穿過線圈B的磁通量減小，將觀察到電流表指針向右偏轉，故B錯誤；滑片向左滑動到某位置不動，流過線圈A的電流先減小后不變，穿過線圈B的磁通量先減小后不變，則電流表指針先向右偏轉后回到零刻度不動，故C錯誤；斷開開關的瞬間，流過線圈A的電流減小，穿過線圈B的磁通量減小，將觀察到電流表指針向右偏轉，故D錯誤。
6．(2024·北京高考)如圖所示，線圈M和線圈P
繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是(　　)
A．閉合開關瞬間，線圈M和線圈P相互吸引
B．閉合開關，達到穩定后，電流表的示數為0
C．斷開開關瞬間，流過電流表的電流方向由a到b
D．斷開開關瞬間，線圈P中感應電流的磁場方向向左
解析：閉合開關瞬間，線圈M中的電流增大，則產生的磁場增強，穿過線圈P的磁通量增大，由楞次定律的推論“增離減靠”可知，線圈M和線圈P相互排斥，故A錯誤；閉合開關，達到穩定后，穿過線圈P的磁通量保持不變，線圈P中無感應電流產生，電流表的示數為0，故B正確；斷開開關前，由安培定則可知，穿過線圈M和線圈P的磁通量向右，斷開開關瞬間，穿過線圈P的磁通量減小，由楞次定律可知，線圈P產生的感應電流的磁場方向向右，由安培定則可知，流過電流表的電流方向由b到a，故C、D錯誤。
7．為了演示“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電
流的磁通量的變化”的現象，老師做了這樣的演示實驗：
如圖所示，水平橫梁兩端各固定一個鋁環，其中A環是閉
合的，B環是斷開的，橫梁可以繞中間的支點在水平面內轉動。當裝置靜止不動時，用一磁體的N極去接近A環，發現A環繞支點沿順時針(俯視)方向轉動。若不考慮空氣流動對實驗結果的影響，關于該實驗，下列說法中正確的是(　　)
A．若用磁體的S極接近A環，A環也將繞支點沿順時針(俯視)方向轉動
B．制作A、B環的材料只要是金屬就行，很薄的鐵環也可以得到相同的實驗效果
C．制作A、B環的材料用絕緣材料也可以得到相同的實驗效果
D．磁體接近A環的過程中，A環將有擴張的趨勢
解析：當磁體N極向A環靠近時，穿過A環的磁通量增
加，A環是閉合的，會產生感應電流，磁體對A環產生安培
力，阻礙兩者相對運動，因此為阻礙磁體靠近，A環出現繞
支點順時針(俯視)轉動現象；同理，磁體S極接近A環時，A環也將繞支點順時針(俯視)轉動，故A正確。制作A、B環的材料必須是金屬導體，很薄的鐵環電阻較大，產生的感應電流較小，且會被磁化吸引，不能得到相同的實驗效果，故B錯誤。若制作A、B環的材料用絕緣材料，則在A環中不會產生感應電流，則磁體對A環無安培力作用，A環不會繞支點轉動，故C錯誤。磁體接近A環的過程中，穿過A環的磁通量增加，根據楞次定律的推論“增縮減擴”可知，A環將有收縮的趨勢，故D錯誤。
8．(2024·北京高考)用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標記感應電流的方向。
關于本實驗，下列說法正確的是________
(填選項前的字母)。
A．需要記錄感應電流的大小
B．通過觀察電流表指針的偏轉方向確定感應電
流的方向
C．圖2中甲和乙表明，感應電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關
解析：本實驗探究影響感應電流方向的因素，故不需要記錄感應電流的大小，A錯誤；本實驗通過觀察電流表指針的偏轉方向確定感應電流的方向，故B正確；由題圖2甲和乙知，分別插入條形磁體的N極和S極時，電流表指針偏轉方向不同，即感應電流方向不同，故感應電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關，故C正確。
9．汽車自動控制剎車系統(ABS)的原理如圖所示。鐵質齒輪P與車輪同步轉動，右端有一個繞有線圈的磁體(極性如圖)，M是一個電流檢測器。當車輪帶動齒輪P轉動時，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時又使通過線圈的磁通量減小，從而能使線圈中產生感應電流，感應電流經電子裝置放大后即實現自動控制剎車。齒輪從圖示位置開始轉到下一個鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應電流的方向(　　)
A．總是從左向右的
B．總是從右向左的
C．先從右向左，然后從左向右
D．先從左向右，然后從右向左
［B組　綜合提升練］
解析：穿過線圈的磁通量方向與磁體內部的磁場方向相同，均從右指向左。鐵齒靠近線圈時，鐵齒的右端是S極，鐵齒在線圈處產生的磁場方向指向鐵齒，即與原磁場同向，所以在圖示時刻，穿過線圈的磁通量最大，隨著齒輪的轉動，磁通量先減小后增大，當下一個鐵齒正對線圈時，磁通量又達到最大。結合楞次定律可知，該過程線圈中感應電流在線圈軸線上的磁場方向先向左后向右，由安培定則可知，通過M的感應電流的方向先從右向左，然后從左向右，C正確。
10．(多選)如圖甲所示，等離子氣流由左方連續以速度v0射入M和N兩板間的勻強磁場中，ab直導線與M、N相連接，線圈A與直導線cd連接，線圈A內有按圖乙所示規律變化的磁場，且規定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是(　　)
A．0～1 s內，ab、cd導線互相排斥
B．1～2 s內，ab、cd導線互相吸引
C．2～3 s內，ab、cd導線互相吸引
D．3～4 s內，ab、cd導線互相排斥
解析：根據左手定則，可判定等離子氣流中的正離子向上極板M偏轉，負離子向下極板N偏轉，所以ab中電流方向是由a流向b。由圖乙可知，在0～1 s內，線圈A內磁場方向向右，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流方向是由c流向d，由于ab、cd導線內電流的方向相同，則互相吸引，故A錯誤；在1～2 s內，線圈A內磁場方向向左，磁感應強度增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由c流向d，由于ab、cd導線內電流的方向相同，則互相吸引，故B正確；
在2～3 s內，線圈A內磁場方向向左，磁感應強度減小，由楞次定律可知感應電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導線內電流的方向相反，則互相排斥，故C錯誤；在3～4 s內，線圈A內磁場方向向右，磁感應強度增加，由楞次定律可知感應電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導線內電流的方向相反，則互相排斥，故D正確。
11．(多選)研究人員發現一種具有獨特屬性的新型合金能夠將內能直接轉化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環繞它的線圈中產生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現對A進行加熱，下列說法正確的是(　　)
A．B線圈一定有收縮的趨勢
B．B線圈一定有擴張的趨勢
C．B線圈中感應電流產生的磁場阻止了B線圈內磁通量的增加
D．若從右向左看B中產生順時針方向的電流，則A左端是強磁性合金的S極
解析：現對A進行加熱，其磁感應強度增大，A內部磁場與外部磁場方向相反，B線圈的總磁通量與A內部磁場方向相同，由楞次定律可知，B線圈一定有擴張的趨勢，所以A錯誤，B正確；根據楞次定律可知，B線圈中感應電流產生的磁場阻礙了B線圈內磁通量的增加，而非阻止，C錯誤；根據右手螺旋定則和楞次定律可知，若從右向左看B中產生順時針方向的電流，則A中原磁場方向向右，即A左端是強磁性合金的S極，D正確。
12．(多選)如圖，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路。當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是(　　)
A．向右加速運動 B．向右減速運動
C．向左加速運動 D．向左減速運動
解析：根據安培定則可知，ab在軌道處產生的磁場垂直紙面向里，MN在安培力作用下向右運動，說明MN受到的安培力向右，由左手定則可知電流由M指向N，L1中感應電流的磁場向上，由楞次定律可知，L2中感應電流產生的磁場應該是向上減弱，或向下增強；再由右手定則和法拉第電磁感應定律可知PQ可能是向右減速運動或向左加速運動。故B、C正確，A、D錯誤。
［C組　拔尖培優練］

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