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第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律
1825年,科拉頓做實(shí)驗(yàn)時(shí),他通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計(jì)放到另一間房里,插入磁體后,跑到另一間房里觀察靈敏電流計(jì)。結(jié)果無論他跑得多快,他看到的電流計(jì)指針都是指在“0”刻度的位置。 (1)在科拉頓整個(gè)操作過程中,電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎 (2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向有什么關(guān)系 (3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么
[footnoteRef:1] [1:
【答案】 BS　磁通量　切割　電能　阻礙　磁通量　磁感線　導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)　感應(yīng)電流　切割]
電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量,其中特定的兩個(gè)物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性,如圖所示。類似地,20世紀(jì)70年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性,并將此元件命名為“憶阻器”,近年來實(shí)驗(yàn)室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對(duì)電阻的記憶特性,其在信息存儲(chǔ)、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] QU的單位和ΦI的單位不同
[B] 在國(guó)際單位制中,圖中所定義的M的單位是歐姆
[C] 可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)
[D] 根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應(yīng)定律可以推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 E=L
【答案】 A
考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷
閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎
提示:
不一定。如圖所示,從閉合線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到bc邊剛要離開磁場(chǎng)的過程中,雖然ad邊和bc邊都切割磁感線,但穿過閉合線圈的磁通量未發(fā)生變化,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。可見,不能把切割磁感線作為產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
1.判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程
2.判斷磁通量是否變化的方法
(1)根據(jù)公式Φ=BSsin θ(θ為B與S間的夾角)判斷。
(2)根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。
3.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況
[例1]
【對(duì)磁通量的理解】 (2025·河北承德模擬)如圖所示,導(dǎo)電圓環(huán)P中通有逆時(shí)針方向的恒定電流,圓心位于平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O,絕緣圓環(huán)Q圓心在x軸正半軸上,開始時(shí)兩圓環(huán)均在xOy平面內(nèi)。穿過圓環(huán)Q的磁通量為Φ,下列說法正確的是(　　)
[A] 若P沿x軸負(fù)方向移動(dòng),Φ一直減小
[B] 若P沿x軸正方向移動(dòng)到圓心與圓環(huán)Q圓心重合,Φ一直增加
[C] 若P以x軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
[D] 若P以y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
【答案】 A
【解析】
如圖所示為通電圓環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng),xOy平面處的磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面,P沿x軸負(fù)方向移動(dòng),Q離環(huán)形電流越來越遠(yuǎn),根據(jù)環(huán)形電流激發(fā)磁場(chǎng)的特點(diǎn),可知Q處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度越來越弱,Φ一直減小,A正確;圓環(huán)P沿x軸正方向移動(dòng),當(dāng)Q整體在P的外面時(shí),Φ逐漸增加,Q與P開始重合時(shí)(圓環(huán)內(nèi)外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同,要根據(jù)矢量疊加分析),Φ開始減小,減為零后又反向增加,當(dāng)P與Q的圓心重合時(shí),Φ增加到最大,B錯(cuò)誤;P以x軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°后,在xOy平面內(nèi)的磁場(chǎng)方向均平行于xOy平面,沒有垂直于xOy平面的分量,此時(shí)Φ=0,C錯(cuò)誤;P以y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°后,在xOy平面內(nèi)的磁場(chǎng)方向均平行于xOy平面,沒有垂直于xOy平面的分量,此時(shí)Φ=0,D錯(cuò)誤。
[例2] 【感應(yīng)電流有無的判斷】
(2025·安徽蚌埠模擬)如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過導(dǎo)軌平面,且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中,一定能在閉合回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
[A] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使θ減小
[B] 使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,θ角同時(shí)也減小
[C] ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B
[D] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)
【答案】 A
【解析】 設(shè)此時(shí)回路面積為S,根據(jù)題意,磁通量Φ=BScos θ,S增大,θ減小,cos θ增大,則Φ增大,A正確;B減小,θ減小,cos θ增大,Φ可能不變,B錯(cuò)誤;S減小,B增大,Φ可能不變,C錯(cuò)誤;S增大,B增大,θ增大,cos θ減小,Φ可能不變,D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　感應(yīng)電流方向的判斷
1.楞次定律中“阻礙”的含義
2.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法
(1)用楞次定律和安培定則判斷。
(2)用右手定則判斷。
該方法適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流。判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向。
①掌心——磁感線垂直穿入。
②拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。
③四指——指向感應(yīng)電流的方向。
[例3]
【楞次定律和安培定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·吉林長(zhǎng)春期末)如圖所示,一水平放置的圓形通電線圈1固定,從上往下看,線圈1始終有逆時(shí)針方向的恒定電流,另一較小的圓形線圈2從1的正下方以一定的初速度豎直上拋,重力加速度為g,在上拋的過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸,則在線圈2從線圈1的正下方上拋至線圈1的正上方過程中(　　)
[A] 從上往下看,線圈2始終有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[B] 從上往下看,線圈2始終有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[C] 從上往下看,線圈2在1正下方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[D] 從上往下看,線圈2在1正下方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
【答案】 C
【解析】 從上往下看,穿過線圈2的磁通量先向上增加,后向上減少,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針,后逆時(shí)針,A、B、D錯(cuò)誤,C正確。
[例4]
【右手定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·江西南昌階段練習(xí))如圖所示,金屬導(dǎo)軌EF、CD在豎直平面內(nèi)水平平行放置,EF、CD通過繞在豎直放置的鐵芯上的導(dǎo)線連接,金屬桿AB豎直放置,與導(dǎo)軌EF、CD垂直且始終接觸良好,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,鐵芯正上方有一水平放置的金屬環(huán),當(dāng)金屬桿AB突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是(　　)
[A] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[B] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[C] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
[D] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
【答案】 A
【解析】 當(dāng)金屬桿AB突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可知電流由A到B,由安培定則可知鐵芯中的磁場(chǎng)方向向上,因金屬桿AB由靜止開始向左運(yùn)動(dòng),金屬環(huán)中的磁通量增加,由楞次定律可知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流將產(chǎn)生向下的磁場(chǎng),根據(jù)安培定則可知,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)。故選A。
考點(diǎn)三　楞次定律推論的應(yīng)用
　楞次定律的推論
推論 例證
增反 減同 磁體靠近線圈,B感與B原方向相反 當(dāng)I1增大時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相反;當(dāng)I1減小時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相同
續(xù)　表
推論 例證
來拒 去留 磁體靠近,是斥力;磁體遠(yuǎn)離,是引力,阻礙磁體與圓環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
增縮減擴(kuò) (適用于單 向磁場(chǎng)) P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁體下移(上移),a、b靠近(遠(yuǎn)離),使回路面積有縮小(擴(kuò)大)的趨勢(shì)
續(xù)　表
推論 例證
增離 減靠 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),左環(huán)向左擺動(dòng)、右環(huán)向右擺動(dòng),遠(yuǎn)離通電線圈,通過遠(yuǎn)離阻礙磁通量的變化;同理,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),通過靠近阻礙磁通量的變化
說明:以上情況“殊途同歸”,實(shí)質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化。
[例5] 【楞次定律推論的應(yīng)用】 (2025·四川高考適應(yīng)性考試)如圖,水平面MN下方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),紙面為豎直平面。不可形變的導(dǎo)體棒ab和兩根可形變的導(dǎo)體棒組成三角形回路框,其中ab處于水平位置,框從MN上方由靜止釋放,框面始終在紙面內(nèi),框落入磁場(chǎng)且ab未到達(dá)MN的過程中,沿磁場(chǎng)方向觀察,框的大致形狀及回路中的電流方向?yàn)?　　)
　　　　　　
[A] [B] [C] [D]
【答案】 C
【解析】 框下落過程中,通過框面的磁通量增大,故框有收縮趨勢(shì);根據(jù)楞次定律知,沿磁場(chǎng)方向觀察,電流沿逆時(shí)針方向。
考點(diǎn)四　“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用
　“三定則、一定律”的比較
項(xiàng)目 適用的現(xiàn)象 因果關(guān)系
安培 定則 電流的磁效應(yīng)——電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng) 因電生磁
左手 定則 (1)安培力——磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。 (2)洛倫茲力——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 因電受力
右手 定則 導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因動(dòng)生電
楞次 定律 閉合回路磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因磁生電
[例6] 【因電受力現(xiàn)象的分析】 (2025·河北承德模擬)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)來加速電子的一種裝置。它的基本原理如圖所示,電磁鐵的上、下兩個(gè)磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室,電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化,產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速,同時(shí)圓軌道范圍內(nèi)的磁場(chǎng)能使電子做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中上半部分為側(cè)視圖,下半部分為真空室的俯視圖,在某時(shí)間段,從上向下看,電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí),為使電子加速,下列說法正確的是(　　)
[A] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[B] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
[C] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[D] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
【答案】 D
【解析】 為使電子加速,產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,故A、B錯(cuò)誤;由題圖可以看出,磁場(chǎng)方向由下往上,根據(jù)楞次定律,為使真空室中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感生電場(chǎng),磁場(chǎng)應(yīng)該由弱變強(qiáng),也就是說,為使電子加速,電磁鐵中的電流應(yīng)該由小變大,故C錯(cuò)誤,D正確。
[例7] 【楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用】 (2024·黑龍江哈爾濱期末)如圖甲所示,固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線與固定的圓形閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,直導(dǎo)線中電流向下,下列說法正確的是(　　)
[A] 線框中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流
[B] 線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流
[C] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向上
[D] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向下
【答案】 B
【解析】 長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流均勻增大,則圓形閉合金屬線框中的磁通量均勻增大,根據(jù)楞次定律和安培定則,線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,結(jié)合左手定則可知,線框會(huì)受到向右的安培力。故選B。
(1)左、右手定則巧區(qū)分。
①右手定則與左手定則的區(qū)別:抓住“因果關(guān)系”才能無誤,“因動(dòng)生電”——用右手;“因電而動(dòng)”——用左手。
②左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”,即“左力右電”。
(2)在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇。
①如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果,選擇程序法。
②如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,需選擇逆向推理法。
對(duì)點(diǎn)1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷
1.
(4分)(2025·江西吉安模擬)矩形閉合線圈平面跟磁感線方向平行,如圖所示,下列情況線圈中有感應(yīng)電流的是(　　)
[A] 線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)
[B] 線圈垂直于紙面向外平動(dòng)
[C] 線圈沿ab軸下移
[D] 線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)
【答案】 A
【解析】 穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,線圈垂直于紙面向外平動(dòng)和線圈沿ab軸下移,磁通量不變,故B、C錯(cuò)誤;線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)磁通量始終為零,沒有感應(yīng)電流,故D錯(cuò)誤;線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A正確。
2.(4分)(2025·湖南岳陽模擬)興趣小組利用多匝線圈和靈敏電流計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的電流探測(cè)儀,用于檢測(cè)埋在地下的通電導(dǎo)線,如圖甲所示。地面表層有兩根有絕緣皮包裹的垂直長(zhǎng)導(dǎo)線AB、CD,如圖乙所示。當(dāng)線圈水平放置沿A1B1快速移動(dòng),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈水平放置沿C1D1方向快速移動(dòng),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　)
[A] 兩根導(dǎo)線中都有電流
[B] 兩根導(dǎo)線中都無電流
[C] AB中無電流,CD中有電流
[D] AB中有電流,CD中無電流
【答案】 D
【解析】 當(dāng)線圈水平放置沿A1B1快速移動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),說明線圈中磁通量不變,直導(dǎo)線CD中無電流。當(dāng)線圈水平放置沿C1D1方向快速移動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),說明線圈中磁通量有變化,則直導(dǎo)線AB中有電流,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)2.感應(yīng)電流方向的判斷
3.(4分)(2025·山西太原模擬)如圖甲為磁力小車,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙虛線框內(nèi)所示,其中A、B是具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光二極管,與線圈C構(gòu)成閉合回路。實(shí)驗(yàn)前磁力小車靜止在水平桌面上(不計(jì)一切阻力),現(xiàn)將強(qiáng)磁體的N極從左邊快速靠近小車。關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　)
[A] 二極管A、B同時(shí)亮
[B] 二極管A、B均不亮
[C] 僅二極管A亮
[D] 僅二極管B亮
【答案】 C
【解析】 當(dāng)強(qiáng)磁體的N極從左邊快速靠近小車時(shí),根據(jù)楞次定律和安培定則可知,線圈C中產(chǎn)生感應(yīng)電流,沿回路逆時(shí)針方向流動(dòng),利用二極管的單向?qū)щ娦钥芍?電流流過二極管A,因此僅二極管A亮。故選C。
4.
(4分)如圖所示,足夠長(zhǎng)的兩光滑導(dǎo)軌水平放置,整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab在水平外力的作用下,以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng),則金屬棒ab受到磁場(chǎng)施加的安培力的方向是(　　)
[A] 豎直向下 [B] 水平向右
[C] 豎直向上 [D] 水平向左
【答案】 D
【解析】 金屬棒ab以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,根據(jù)右手定則可知金屬棒ab有b→a的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則可知金屬棒ab受到磁場(chǎng)施加的安培力的方向水平向左。故選D。
對(duì)點(diǎn)3.楞次定律推論的應(yīng)用
5.(6分)(2024·重慶期末)(多選)如圖所示,線圈M和線圈P繞在同一個(gè)鐵芯上,下列說法正確的是(　　)
[A] 閉合開關(guān)瞬間,線圈M和線圈P相互排斥
[B] 閉合開關(guān),達(dá)到穩(wěn)定后,電流表的示數(shù)為零
[C] 斷開開關(guān)瞬間,流過電流表的電流方向由a到b
[D] 斷開開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向左
【答案】 AB
【解析】 閉合開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與線圈M中電流的磁場(chǎng)方向相反且磁通量增加,二者相互排斥,故A正確;閉合開關(guān)達(dá)到穩(wěn)定后,通過線圈P的磁通量保持不變,感應(yīng)電流為零,電流表的示數(shù)為零,故B正確;斷開開關(guān)瞬間,通過線圈P的磁場(chǎng)方向向右且磁通量減小,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右,因此流過電流表的感應(yīng)電流方向由b到a,故C、D錯(cuò)誤。
6.
(6分)(2025·河南開封模擬)(多選)如圖所示,金屬導(dǎo)體圓環(huán)用絕緣支架固定在鐵架臺(tái)上,圓環(huán)面水平。在圓環(huán)正上方,一質(zhì)量為m,可視為質(zhì)點(diǎn)的小磁體通過細(xì)線吊在鐵架臺(tái)的橫桿上,細(xì)線與圓環(huán)的軸線重合,小磁體距鐵架臺(tái)底面的高度為h。現(xiàn)剪斷細(xì)線,小磁體沿圓環(huán)軸線下落到鐵架臺(tái)底面上。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是(　　)
[A] 小磁體落在鐵架臺(tái)底面上時(shí)的速度小于
[B] 小磁體下落的整個(gè)過程中,加速度先小于g后大于g
[C] 在小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)對(duì)小磁體的作用力先豎直向上后豎直向下
[D] 在小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)中的感應(yīng)電流先逆時(shí)針后順時(shí)針(從上往下看)
【答案】 AD
【解析】 小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,則小磁體的機(jī)械能不守恒,所以有mgh>mv2,則小磁體落在鐵架臺(tái)底面上時(shí)的速度v小于,故A正確。根據(jù)楞次定律中“來拒去留”可知,小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是要阻礙小磁體與圓環(huán)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以圓環(huán)對(duì)它的作用力始終豎直向上,則加速度始終小于g,故B、C錯(cuò)誤。小磁體在圓環(huán)上方下落時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量向下且增加,則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向豎直向上,根據(jù)安培定則判斷可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向;小磁體在圓環(huán)下方下落時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量向下且減小,產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向豎直向下,根據(jù)安培定則判斷可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,故D正確。
對(duì)點(diǎn)4.“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用
7.(6分)(2025·河南鄭州模擬)(多選)如圖所示的裝置中,ab、cd桿垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,桿與導(dǎo)軌之間的摩擦力不計(jì)。原來ab、cd桿均靜止,當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向左移動(dòng)(　　)
[A] 向右減速運(yùn)動(dòng) [B] 向右加速運(yùn)動(dòng)
[C] 向左加速運(yùn)動(dòng) [D] 向左減速運(yùn)動(dòng)
【答案】 AC
【解析】 cd桿向左移動(dòng),則cd桿受到的安培力水平向左,根據(jù)左手定則,cd桿上電流方向?yàn)閺膁流向c,根據(jù)楞次定律和安培定則,線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)或是向上減弱。若線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng),則ab桿中電流方向?yàn)閺腷流向a,并且逐漸變大,所以ab桿向左加速運(yùn)動(dòng),同理可得,若線圈L1中磁場(chǎng)方向向上減弱,ab桿向右減速運(yùn)動(dòng),B、D錯(cuò)誤,A、C正確。
8.
(4分)(2025·湖北武漢模擬)如圖所示,金屬棒ab垂直于豎直金屬導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌上端與金屬線圈P相連,金屬線圈Q用絕緣細(xì)線懸掛。要使線圈Q有靠近線圈P的趨勢(shì),并產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流,下列可采用的操作是(　　)
[A] ab棒向上加速直線運(yùn)動(dòng)
[B] ab棒向下加速直線運(yùn)動(dòng)
[C] ab棒向上減速直線運(yùn)動(dòng)
[D] ab棒向下減速直線運(yùn)動(dòng)
【答案】 C
【解析】 線圈Q有靠近線圈P的趨勢(shì),根據(jù)楞次定律的推論“增離減靠”可知,P中的電流減小,導(dǎo)致Q中的磁通量減小,ab棒做減速運(yùn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;Q中產(chǎn)生如圖所示的電流,由安培定則可得,線圈Q左端是S極,右端是N極,要使P、Q靠近,那么P的右端是N極,左端是S極,則ab棒中的電流方向應(yīng)該是從b到a;若ab棒向上運(yùn)動(dòng),由右手定則可得ab棒中的電流方向是從b到a,若ab棒向下運(yùn)動(dòng),由右手定則可得ab棒中的電流方向是從a到b,故C正確,D錯(cuò)誤。
9.
(6分)(2024·河南商丘階段練習(xí))(多選)如圖所示,兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁體如圖放置。當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí),線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),下列說法正確的是(　　)
[A] P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)
[B] P向右擺動(dòng)的過程中,Q也會(huì)向右擺動(dòng)
[C] P向右擺動(dòng)的過程中,Q會(huì)向左擺動(dòng)
[D] 若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止
【答案】 AB
【解析】 P向右擺動(dòng)的過程中,線框中的磁通量減少,根據(jù)楞次定律和安培定則,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),故A正確;P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),Q中的電流方向也為順時(shí)針方向(從右向左看),線圈Q下側(cè)將受到向右的安培力作用,所以Q也會(huì)向右擺動(dòng),故B正確,C錯(cuò)誤;若用手左右擺動(dòng)Q,線圈Q切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,在線圈P中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力作用,由左手定則可判斷出P將擺動(dòng),不會(huì)保持靜止,故D錯(cuò)誤。
10.(6分)(2025·河南高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖是科技創(chuàng)新大賽中某智能小車電磁尋跡的示意圖,無急彎賽道位于水平地面上。中心設(shè)置的引導(dǎo)線通有交變電流(頻率較高),可在賽道內(nèi)形成變化的磁場(chǎng)。小車電磁尋跡的傳感器主要由在同一水平面內(nèi)對(duì)稱分布的a、b、c、d四個(gè)線圈構(gòu)成,a與c垂直,b與d垂直,安裝在小車前端一定高度處。在尋跡過程中,小車通過檢測(cè)四個(gè)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的變化來調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向,使其沿引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。若引導(dǎo)線上任一點(diǎn)周圍的磁感線均可視為與該點(diǎn)電流方向相垂直的同心圓:賽道內(nèi)與引導(dǎo)線距離相同的點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可視為相同,距離越近磁場(chǎng)越強(qiáng),賽道邊界以外磁場(chǎng)可忽略,則(　　)
[A] c、d中的電流增大,小車前方為彎道
[B] 沿直線賽道運(yùn)動(dòng)時(shí),a、b中的電流為零
[C] a中電流大于b中電流時(shí),小車需要向左調(diào)整方向
[D] a中電流大于c中電流時(shí),小車需要向右調(diào)整方向
【答案】 AC
【解析】 引導(dǎo)線上任一點(diǎn)周圍的磁感線均可視為與該點(diǎn)電流方向相垂直的同心圓,沿直軌道行駛時(shí),穿過c、d線圈的磁通量始終為0,c、d中無感應(yīng)電流,若c、d中電流增大,說明穿過c、d線圈的磁通量變化,小車前方為彎道,故A正確;沿直線賽道運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過a、b線圈的磁通量變化,a、b中電流不為0,故B錯(cuò)誤;當(dāng)a中電流大于b中電流時(shí),a線圈中磁通量變化較快,則a更靠近引導(dǎo)線,小車需要向左調(diào)整方向,故C正確;當(dāng)小車沿直軌道行駛時(shí),a中電流大于c中電流,故D錯(cuò)誤。
(
第
4
頁
)第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律
1825年,科拉頓做實(shí)驗(yàn)時(shí),他通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計(jì)放到另一間房里,插入磁體后,跑到另一間房里觀察靈敏電流計(jì)。結(jié)果無論他跑得多快,他看到的電流計(jì)指針都是指在“0”刻度的位置。 (1)在科拉頓整個(gè)操作過程中,電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎 (2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向有什么關(guān)系 (3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么
[footnoteRef:1] [1:
]
電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量,其中特定的兩個(gè)物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性,如圖所示。類似地,20世紀(jì)70年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性,并將此元件命名為“憶阻器”,近年來實(shí)驗(yàn)室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對(duì)電阻的記憶特性,其在信息存儲(chǔ)、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] QU的單位和ΦI的單位不同
[B] 在國(guó)際單位制中,圖中所定義的M的單位是歐姆
[C] 可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)
[D] 根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應(yīng)定律可以推導(dǎo)出自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 E=L
考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷
閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎
提示:
不一定。如圖所示,從閉合線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到bc邊剛要離開磁場(chǎng)的過程中,雖然ad邊和bc邊都切割磁感線,但穿過閉合線圈的磁通量未發(fā)生變化,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。可見,不能把切割磁感線作為產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
1.判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程
2.判斷磁通量是否變化的方法
(1)根據(jù)公式Φ=BSsin θ(θ為B與S間的夾角)判斷。
(2)根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。
3.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況
[例1]
【對(duì)磁通量的理解】 (2025·河北承德模擬)如圖所示,導(dǎo)電圓環(huán)P中通有逆時(shí)針方向的恒定電流,圓心位于平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O,絕緣圓環(huán)Q圓心在x軸正半軸上,開始時(shí)兩圓環(huán)均在xOy平面內(nèi)。穿過圓環(huán)Q的磁通量為Φ,下列說法正確的是(　　)
[A] 若P沿x軸負(fù)方向移動(dòng),Φ一直減小
[B] 若P沿x軸正方向移動(dòng)到圓心與圓環(huán)Q圓心重合,Φ一直增加
[C] 若P以x軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
[D] 若P以y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
[例2] 【感應(yīng)電流有無的判斷】
(2025·安徽蚌埠模擬)如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過導(dǎo)軌平面,且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中,一定能在閉合回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
[A] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使θ減小
[B] 使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,θ角同時(shí)也減小
[C] ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B
[D] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)
考點(diǎn)二　感應(yīng)電流方向的判斷
1.楞次定律中“阻礙”的含義
2.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法
(1)用楞次定律和安培定則判斷。
(2)用右手定則判斷。
該方法適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流。判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向。
①掌心——磁感線垂直穿入。
②拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。
③四指——指向感應(yīng)電流的方向。
[例3]
【楞次定律和安培定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·吉林長(zhǎng)春期末)如圖所示,一水平放置的圓形通電線圈1固定,從上往下看,線圈1始終有逆時(shí)針方向的恒定電流,另一較小的圓形線圈2從1的正下方以一定的初速度豎直上拋,重力加速度為g,在上拋的過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸,則在線圈2從線圈1的正下方上拋至線圈1的正上方過程中(　　)
[A] 從上往下看,線圈2始終有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[B] 從上往下看,線圈2始終有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[C] 從上往下看,線圈2在1正下方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[D] 從上往下看,線圈2在1正下方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[例4]
【右手定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·江西南昌階段練習(xí))如圖所示,金屬導(dǎo)軌EF、CD在豎直平面內(nèi)水平平行放置,EF、CD通過繞在豎直放置的鐵芯上的導(dǎo)線連接,金屬桿AB豎直放置,與導(dǎo)軌EF、CD垂直且始終接觸良好,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,鐵芯正上方有一水平放置的金屬環(huán),當(dāng)金屬桿AB突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是(　　)
[A] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[B] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[C] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
[D] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
考點(diǎn)三　楞次定律推論的應(yīng)用
　楞次定律的推論
推論 例證
增反 減同 磁體靠近線圈,B感與B原方向相反 當(dāng)I1增大時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相反;當(dāng)I1減小時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相同
續(xù)　表
推論 例證
來拒 去留 磁體靠近,是斥力;磁體遠(yuǎn)離,是引力,阻礙磁體與圓環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
增縮減擴(kuò) (適用于單 向磁場(chǎng)) P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁體下移(上移),a、b靠近(遠(yuǎn)離),使回路面積有縮小(擴(kuò)大)的趨勢(shì)
續(xù)　表
推論 例證
增離 減靠 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),左環(huán)向左擺動(dòng)、右環(huán)向右擺動(dòng),遠(yuǎn)離通電線圈,通過遠(yuǎn)離阻礙磁通量的變化;同理,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),通過靠近阻礙磁通量的變化
說明:以上情況“殊途同歸”,實(shí)質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化。
[例5] 【楞次定律推論的應(yīng)用】 (2025·四川高考適應(yīng)性考試)如圖,水平面MN下方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),紙面為豎直平面。不可形變的導(dǎo)體棒ab和兩根可形變的導(dǎo)體棒組成三角形回路框,其中ab處于水平位置,框從MN上方由靜止釋放,框面始終在紙面內(nèi),框落入磁場(chǎng)且ab未到達(dá)MN的過程中,沿磁場(chǎng)方向觀察,框的大致形狀及回路中的電流方向?yàn)?　　)
　　　　　　
[A] [B] [C] [D]
考點(diǎn)四　“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用
　“三定則、一定律”的比較
項(xiàng)目 適用的現(xiàn)象 因果關(guān)系
安培 定則 電流的磁效應(yīng)——電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng) 因電生磁
左手 定則 (1)安培力——磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。 (2)洛倫茲力——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 因電受力
右手 定則 導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因動(dòng)生電
楞次 定律 閉合回路磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因磁生電
[例6] 【因電受力現(xiàn)象的分析】 (2025·河北承德模擬)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)來加速電子的一種裝置。它的基本原理如圖所示,電磁鐵的上、下兩個(gè)磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室,電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化,產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速,同時(shí)圓軌道范圍內(nèi)的磁場(chǎng)能使電子做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中上半部分為側(cè)視圖,下半部分為真空室的俯視圖,在某時(shí)間段,從上向下看,電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí),為使電子加速,下列說法正確的是(　　)
[A] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[B] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
[C] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[D] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
[例7] 【楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用】 (2024·黑龍江哈爾濱期末)如圖甲所示,固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線與固定的圓形閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,直導(dǎo)線中電流向下,下列說法正確的是(　　)
[A] 線框中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流
[B] 線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流
[C] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向上
[D] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向下
(1)左、右手定則巧區(qū)分。
①右手定則與左手定則的區(qū)別:抓住“因果關(guān)系”才能無誤,“因動(dòng)生電”——用右手;“因電而動(dòng)”——用左手。
②左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”,即“左力右電”。
(2)在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇。
①如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果,選擇程序法。
②如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,需選擇逆向推理法。
(滿分:50分)
對(duì)點(diǎn)1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷
1.
(4分)(2025·江西吉安模擬)矩形閉合線圈平面跟磁感線方向平行,如圖所示,下列情況線圈中有感應(yīng)電流的是(　　)
[A] 線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)
[B] 線圈垂直于紙面向外平動(dòng)
[C] 線圈沿ab軸下移
[D] 線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)
2.(4分)(2025·湖南岳陽模擬)興趣小組利用多匝線圈和靈敏電流計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的電流探測(cè)儀,用于檢測(cè)埋在地下的通電導(dǎo)線,如圖甲所示。地面表層有兩根有絕緣皮包裹的垂直長(zhǎng)導(dǎo)線AB、CD,如圖乙所示。當(dāng)線圈水平放置沿A1B1快速移動(dòng),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈水平放置沿C1D1方向快速移動(dòng),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　)
[A] 兩根導(dǎo)線中都有電流
[B] 兩根導(dǎo)線中都無電流
[C] AB中無電流,CD中有電流
[D] AB中有電流,CD中無電流
對(duì)點(diǎn)2.感應(yīng)電流方向的判斷
3.(4分)(2025·山西太原模擬)如圖甲為磁力小車,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙虛線框內(nèi)所示,其中A、B是具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光二極管,與線圈C構(gòu)成閉合回路。實(shí)驗(yàn)前磁力小車靜止在水平桌面上(不計(jì)一切阻力),現(xiàn)將強(qiáng)磁體的N極從左邊快速靠近小車。關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　)
[A] 二極管A、B同時(shí)亮
[B] 二極管A、B均不亮
[C] 僅二極管A亮
[D] 僅二極管B亮
4.
(4分)如圖所示,足夠長(zhǎng)的兩光滑導(dǎo)軌水平放置,整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab在水平外力的作用下,以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng),則金屬棒ab受到磁場(chǎng)施加的安培力的方向是(　　)
[A] 豎直向下 [B] 水平向右
[C] 豎直向上 [D] 水平向左
對(duì)點(diǎn)3.楞次定律推論的應(yīng)用
5.(6分)(2024·重慶期末)(多選)如圖所示,線圈M和線圈P繞在同一個(gè)鐵芯上,下列說法正確的是(　　)
[A] 閉合開關(guān)瞬間,線圈M和線圈P相互排斥
[B] 閉合開關(guān),達(dá)到穩(wěn)定后,電流表的示數(shù)為零
[C] 斷開開關(guān)瞬間,流過電流表的電流方向由a到b
[D] 斷開開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向左
(6分)(2025·河南開封模擬)(多選)如圖所示,金屬導(dǎo)體圓環(huán)用絕緣支架固定在鐵架臺(tái)上,圓環(huán)面水平。在圓環(huán)正上方,一質(zhì)量為m,可視為質(zhì)點(diǎn)的小磁體通過細(xì)線吊在鐵架臺(tái)的橫桿上,細(xì)線與圓環(huán)的軸線重合,小磁體距鐵架臺(tái)底面的高度為h。現(xiàn)剪斷細(xì)線,小磁體沿圓環(huán)軸線下落到鐵架臺(tái)底面上。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是(　　)
[A] 小磁體落在鐵架臺(tái)底面上時(shí)的速度小于
[B] 小磁體下落的整個(gè)過程中,加速度先小于g后大于g
[C] 在小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)對(duì)小磁體的作用力先豎直向上后豎直向下
[D] 在小磁體下落的整個(gè)過程中,圓環(huán)中的感應(yīng)電流先逆時(shí)針后順時(shí)針(從上往下看)
對(duì)點(diǎn)4.“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用
7.(6分)(2025·河南鄭州模擬)(多選)如圖所示的裝置中,ab、cd桿垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,桿與導(dǎo)軌之間的摩擦力不計(jì)。原來ab、cd桿均靜止,當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向左移動(dòng)(　　)
[A] 向右減速運(yùn)動(dòng) [B] 向右加速運(yùn)動(dòng)
[C] 向左加速運(yùn)動(dòng) [D] 向左減速運(yùn)動(dòng)
(4分)(2025·湖北武漢模擬)如圖所示,金屬棒ab垂直于豎直金屬導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌上端與金屬線圈P相連,金屬線圈Q用絕緣細(xì)線懸掛。要使線圈Q有靠近線圈P的趨勢(shì),并產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流,下列可采用的操作是(　　)
[A] ab棒向上加速直線運(yùn)動(dòng)
[B] ab棒向下加速直線運(yùn)動(dòng)
[C] ab棒向上減速直線運(yùn)動(dòng)
[D] ab棒向下減速直線運(yùn)動(dòng)
9.
(6分)(2024·河南商丘階段練習(xí))(多選)如圖所示,兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁體如圖放置。當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí),線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),下列說法正確的是(　　)
[A] P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)
[B] P向右擺動(dòng)的過程中,Q也會(huì)向右擺動(dòng)
[C] P向右擺動(dòng)的過程中,Q會(huì)向左擺動(dòng)
[D] 若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止
10.(6分)(2025·河南高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖是科技創(chuàng)新大賽中某智能小車電磁尋跡的示意圖,無急彎賽道位于水平地面上。中心設(shè)置的引導(dǎo)線通有交變電流(頻率較高),可在賽道內(nèi)形成變化的磁場(chǎng)。小車電磁尋跡的傳感器主要由在同一水平面內(nèi)對(duì)稱分布的a、b、c、d四個(gè)線圈構(gòu)成,a與c垂直,b與d垂直,安裝在小車前端一定高度處。在尋跡過程中,小車通過檢測(cè)四個(gè)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的變化來調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向,使其沿引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。若引導(dǎo)線上任一點(diǎn)周圍的磁感線均可視為與該點(diǎn)電流方向相垂直的同心圓:賽道內(nèi)與引導(dǎo)線距離相同的點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可視為相同,距離越近磁場(chǎng)越強(qiáng),賽道邊界以外磁場(chǎng)可忽略,則(　　)
[A] c、d中的電流增大,小車前方為彎道
[B] 沿直線賽道運(yùn)動(dòng)時(shí),a、b中的電流為零
[C] a中電流大于b中電流時(shí),小車需要向左調(diào)整方向
[D] a中電流大于c中電流時(shí),小車需要向右調(diào)整方向
(
第
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頁
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高中總復(fù)習(xí)·物理
第1講　
電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律
情境導(dǎo)思
1825年,科拉頓做實(shí)驗(yàn)時(shí),他通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計(jì)放到另一間房里,插入磁體后,跑到另一間房里觀察靈敏電流計(jì)。結(jié)果無論他跑得多快,他看到的電流計(jì)指針都是指在“0”刻度的位置。
(1)在科拉頓整個(gè)操作過程中,電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎
(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向有什么關(guān)系
(3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么
知識(shí)構(gòu)建
【答案】 BS　磁通量　切割　電能　阻礙　磁通量　磁感線　導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)　感應(yīng)電流　切割
小題試做
電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量,其中特定的兩個(gè)物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性,如圖所示。類似地,20世紀(jì)70年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性,并將此元件命名為“憶阻器”,近年來實(shí)驗(yàn)室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對(duì)電阻的記憶特性,其在信息存儲(chǔ)、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] QU的單位和ΦI的單位不同
[B] 在國(guó)際單位制中,圖中所定義的M的單位是歐姆
A
閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎
提示:不一定。如圖所示,從閉合線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到bc邊剛要離開磁場(chǎng)的過程中,雖然ad邊和bc邊都切割磁感線,但穿過閉合線圈的磁通量未發(fā)生變化,因此線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。可見,不能把切割磁感線作為產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
1.判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程
2.判斷磁通量是否變化的方法
(1)根據(jù)公式Φ=BSsin θ(θ為B與S間的夾角)判斷。
(2)根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。
3.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況
[例1] 【對(duì)磁通量的理解】 (2025·河北承德模擬)如圖所示,導(dǎo)電圓環(huán)P中通有逆時(shí)針方向的恒定電流,圓心位于平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O,絕緣圓環(huán)Q圓心在x軸正半軸上,開始時(shí)兩圓環(huán)均在xOy平面內(nèi)。穿過圓環(huán)Q的磁通量為Φ,下列說法正確的是(　　)
[A] 若P沿x軸負(fù)方向移動(dòng),Φ一直減小
[B] 若P沿x軸正方向移動(dòng)到圓心與圓環(huán)Q圓心重合,Φ一直增加
[C] 若P以x軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
[D] 若P以y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°角的過程中,Φ一直增加
A
【解析】 如圖所示為通電圓環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng),xOy平面處的磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面,P沿x軸負(fù)方向移動(dòng),Q離環(huán)形電流越來越遠(yuǎn),根據(jù)環(huán)形電流激發(fā)磁場(chǎng)的特點(diǎn),可知Q處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度越來越弱,Φ一直減小,A正確;圓環(huán)P沿x軸正方向移動(dòng),當(dāng)Q整體在P的外面時(shí),Φ逐漸增加,Q與P開始重合時(shí)(圓環(huán)內(nèi)外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同,要根據(jù)矢量疊加分析),Φ開始減小,減為零后又反向增加,當(dāng)P與Q的圓心重合時(shí),Φ增加到最大,B錯(cuò)誤;P以x軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°后,在xOy平面內(nèi)的磁場(chǎng)方向均平行于xOy平面,沒有垂直于xOy平面的分量,此時(shí)Φ=0,C錯(cuò)誤;P以y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,旋轉(zhuǎn)90°后,在xOy平面內(nèi)的磁場(chǎng)方向均平行于xOy平面,沒有垂直于xOy平面的分量,此時(shí)Φ=0,D錯(cuò)誤。
[例2] 【感應(yīng)電流有無的判斷】 (2025·安徽蚌埠模擬)如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過導(dǎo)軌平面,且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中,一定能在閉合回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
[A] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使θ減小
[B] 使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,θ角同時(shí)也減小
[C] ab向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B
[D] ab向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)
A
【解析】 設(shè)此時(shí)回路面積為S,根據(jù)題意,磁通量Φ=BScos θ,S增大,θ減小,cos θ增大,則Φ增大,A正確;B減小,θ減小,cos θ增大,Φ可能不變,B錯(cuò)誤;S減小,B增大,Φ可能不變,C錯(cuò)誤;S增大,B增大,θ增大,cos θ減小,Φ可能不變,D錯(cuò)誤。
1.楞次定律中“阻礙”的含義
2.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法
(1)用楞次定律和安培定則判斷。
(2)用右手定則判斷。
該方法適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流。判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向。
①掌心——磁感線垂直穿入。
②拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。
③四指——指向感應(yīng)電流的方向。
[例3] 【楞次定律和安培定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·吉林長(zhǎng)春期末)如圖所示,一水平放置的圓形通電線圈1固定,從上往下看,線圈1始終有逆時(shí)針方向的恒定電流,另一較小的圓形線圈2從1的正下方以一定的初速度豎直上拋,重力加速度為g,在上拋的過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸,則在線圈2從線圈1的正下方上拋至線圈1的正上方過程中
(　　 )
[A] 從上往下看,線圈2始終有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[B] 從上往下看,線圈2始終有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[C] 從上往下看,線圈2在1正下方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
[D] 從上往下看,線圈2在1正下方有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,在1正上方有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
C
【解析】 從上往下看,穿過線圈2的磁通量先向上增加,后向上減少,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針,后逆時(shí)針,A、B、D錯(cuò)誤,C正確。
[例4] 【右手定則判斷感應(yīng)電流的方向】 (2024·江西南昌階段練習(xí))如圖所示,金屬導(dǎo)軌EF、CD在豎直平面內(nèi)水平平行放置,EF、CD通過繞在豎直放置的鐵芯上的導(dǎo)線連接,金屬桿AB豎直放置,與導(dǎo)軌EF、CD垂直且始終接觸良好,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,鐵芯正上方有一水平放置的金屬環(huán),當(dāng)金屬桿AB突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是(　 　)
[A] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[B] AB中電流由A到B,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)
[C] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向上,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
[D] AB中電流由B到A,鐵芯中磁場(chǎng)豎直向下,環(huán)中有逆時(shí)針的電流(俯視)
A
【解析】 當(dāng)金屬桿AB突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可知電流由A到B,由安培定則可知鐵芯中的磁場(chǎng)方向向上,因金屬桿AB由靜止開始向左運(yùn)動(dòng),金屬環(huán)中的磁通量增加,由楞次定律可知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流將產(chǎn)生向下的磁場(chǎng),根據(jù)安培定則可知,環(huán)中有順時(shí)針的電流(俯視)。故選A。
楞次定律的推論
推論 例證
增反 減同
磁體靠近線圈,B感與B原方向相反
當(dāng)I1增大時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相反;當(dāng)I1減小時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相同
來拒 去留
磁體靠近,是斥力;磁體遠(yuǎn)離,是引力,阻礙磁體與圓環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
增縮減擴(kuò) (適用于單 向磁場(chǎng))
P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁體下移(上移),a、b靠近
(遠(yuǎn)離),使回路面積有縮小(擴(kuò)大)的趨勢(shì)
增離 減靠
當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),左環(huán)向左擺動(dòng)、右環(huán)向右擺動(dòng),遠(yuǎn)離通電線圈,通過遠(yuǎn)離阻礙磁通量的變化;同理,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),通過靠近阻礙磁通量的變化
說明:以上情況“殊途同歸”,實(shí)質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化。
[例5] 【楞次定律推論的應(yīng)用】 (2025·四川高考適應(yīng)性考試)如圖,水平面MN下方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),紙面為豎直平面。不可形變的導(dǎo)體棒ab和兩根可形變的導(dǎo)體棒組成三角形回路框,其中ab處于水平位置,框從MN上方由靜止釋放,框面始終在紙面內(nèi),框落入磁場(chǎng)且ab未到達(dá)MN的過程中,沿磁場(chǎng)方向觀察,框的大致形狀及回路中的電流方向?yàn)?　　)
C
[A] [B] [C] [D]
【解析】 框下落過程中,通過框面的磁通量增大,故框有收縮趨勢(shì);根據(jù)楞次定律知,沿磁場(chǎng)方向觀察,電流沿逆時(shí)針方向。
“三定則、一定律”的比較
項(xiàng)目 適用的現(xiàn)象 因果關(guān)系
安培定則 電流的磁效應(yīng)——電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng) 因電生磁
左手定則 (1)安培力——磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。 (2)洛倫茲力——磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 因電受力
右手定則 導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因動(dòng)生電
楞次定律 閉合回路磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因磁生電
[例6] 【因電受力現(xiàn)象的分析】 (2025·河北承德模擬)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)來加速電子的一種裝置。它的基本原理如圖所示,電磁鐵的上、下兩個(gè)磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室,電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化,產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速,同時(shí)圓軌道范圍內(nèi)的磁場(chǎng)能使電子做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中上半部分為側(cè)視圖,下半部分為真空室的俯視圖,在某時(shí)間段,從上向下看,電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí),為使電子加速,下列說法正確的是(　　)
[A] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[B] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿逆時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
[C] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸減弱
[D] 產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,電磁鐵中的電流應(yīng)該逐漸增強(qiáng)
D
【解析】 為使電子加速,產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針方向,故A、B錯(cuò)誤;由題圖可以看出,磁場(chǎng)方向由下往上,根據(jù)楞次定律,為使真空室中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感生電場(chǎng),磁場(chǎng)應(yīng)該由弱變強(qiáng),也就是說,為使電子加速,電磁鐵中的電流應(yīng)該由小變大,故C錯(cuò)誤,D正確。
[例7] 【楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用】 (2024·黑龍江哈爾濱期末)如圖甲所示,固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線與固定的圓形閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,直導(dǎo)線中電流向下,下列說法正確的是(　　)
[A] 線框中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流
[B] 線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流
[C] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向上
[D] 線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向下
B
【解析】 長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流均勻增大,則圓形閉合金屬線框中的磁通量均勻增大,根據(jù)楞次定律和安培定則,線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,結(jié)合左手定則可知,線框會(huì)受到向右的安培力。故選B。
方法總結(jié)
(1)左、右手定則巧區(qū)分。
①右手定則與左手定則的區(qū)別:抓住“因果關(guān)系”才能無誤,“因動(dòng)生電”——用右手;“因電而動(dòng)”——用左手。
②左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”,即“左力右電”。
(2)在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇。
①如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果,選擇程序法。
②如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,需選擇逆向推理法。
基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
對(duì)點(diǎn)1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷
1.(4分)(2025·江西吉安模擬)矩形閉合線圈平面跟磁感線方向平行,如圖所
示,下列情況線圈中有感應(yīng)電流的是(　　)
[A] 線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)
[B] 線圈垂直于紙面向外平動(dòng)
[C] 線圈沿ab軸下移
[D] 線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)
A
【解析】 穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,線圈垂直于紙面向外平動(dòng)和線圈沿ab軸下移,磁通量不變,故B、C錯(cuò)誤;線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)磁通量始終為零,沒有感應(yīng)電流,故D錯(cuò)誤;線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A正確。
2.(4分)(2025·湖南岳陽模擬)興趣小組利用多匝線圈和靈敏電流計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的電流探測(cè)儀,用于檢測(cè)埋在地下的通電導(dǎo)線,如圖甲所示。地面表層有兩根有絕緣皮包裹的垂直長(zhǎng)導(dǎo)線AB、CD,如圖乙所示。當(dāng)線圈水平放置沿A1B1快速移動(dòng),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈水平放置沿C1D1方向快速移動(dòng),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　 )
[A] 兩根導(dǎo)線中都有電流
[B] 兩根導(dǎo)線中都無電流
[C] AB中無電流,CD中有電流
[D] AB中有電流,CD中無電流
D
【解析】 當(dāng)線圈水平放置沿A1B1快速移動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),說明線圈中磁通量不變,直導(dǎo)線CD中無電流。當(dāng)線圈水平放置沿C1D1方向快速移動(dòng)
時(shí),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),說明線圈中磁通量有變化,則直導(dǎo)線AB中有電流,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)2.感應(yīng)電流方向的判斷
3.(4分)(2025·山西太原模擬)如圖甲為磁力小車,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙虛線框內(nèi)所示,其中A、B是具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光二極管,與線圈C構(gòu)成閉合回路。實(shí)驗(yàn)前磁力小車靜止在水平桌面上(不計(jì)一切阻力),現(xiàn)將強(qiáng)磁體的N極從左邊快速靠近小車。關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　)
[A] 二極管A、B同時(shí)亮
[B] 二極管A、B均不亮
[C] 僅二極管A亮
[D] 僅二極管B亮
C
【解析】 當(dāng)強(qiáng)磁體的N極從左邊快速靠近小車時(shí),根據(jù)楞次定律和安培定則可知,線圈C中產(chǎn)生感應(yīng)電流,沿回路逆時(shí)針方向流動(dòng),利用二極管的單向?qū)щ娦钥芍?電流流過二極管A,因此僅二極管A亮。故選C。
4.(4分)如圖所示,足夠長(zhǎng)的兩光滑導(dǎo)軌水平放置,整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab在水平外力的作用下,以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng),則金屬棒ab受到磁場(chǎng)施加的安培力的方向是(　　)
[A] 豎直向下 [B] 水平向右
[C] 豎直向上 [D] 水平向左
D
【解析】 金屬棒ab以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,根據(jù)右手定則可知金屬棒ab有b→a的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則可知金屬棒ab受到磁場(chǎng)施加的安培力的方向水平向左。故選D。
對(duì)點(diǎn)3.楞次定律推論的應(yīng)用
5.(6分)(2024·重慶期末)(多選)如圖所示,線圈M和線圈P繞在同一個(gè)鐵芯上,下列說法正確的是(　 　)
[A] 閉合開關(guān)瞬間,線圈M和線圈P相互排斥
[B] 閉合開關(guān),達(dá)到穩(wěn)定后,電流表的示數(shù)為零
[C] 斷開開關(guān)瞬間,流過電流表的電流方向由a到b
[D] 斷開開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向左
AB
【解析】 閉合開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與線圈M中電流的磁場(chǎng)方向相反且磁通量增加,二者相互排斥,故A正確;閉合開關(guān)達(dá)到穩(wěn)定后,通過線圈P的磁通量保持不變,感應(yīng)電流為零,電流表的示數(shù)為零,故B正確;斷開開關(guān)瞬間,通過線圈P的磁場(chǎng)方向向右且磁通量減小,由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右,因此流過電流表的感應(yīng)電流方向由b到a,故C、D錯(cuò)誤。
6.(6分)(2025·河南開封模擬)(多選)如圖所示,金屬導(dǎo)體圓環(huán)用絕緣支架固定在鐵架臺(tái)上,圓環(huán)面水平。在圓環(huán)正上方,一質(zhì)量為m,可視為質(zhì)點(diǎn)的小磁體通過細(xì)線吊在鐵架臺(tái)的橫桿
上,細(xì)線與圓環(huán)的軸線重合,小磁體距鐵架臺(tái)底面的高度為h。現(xiàn)剪斷細(xì)線,小磁體沿圓環(huán)軸線下落到鐵架臺(tái)底面上。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是(　 　)
AD
對(duì)點(diǎn)4.“三定則、一定律”的綜合應(yīng)用
7.(6分)(2025·河南鄭州模擬)(多選)如圖所示的裝置中,ab、cd桿垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,桿與導(dǎo)軌之間的摩擦力不計(jì)。原來ab、cd桿均靜
止,當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向左移動(dòng)(　 　)
[A] 向右減速運(yùn)動(dòng) [B] 向右加速運(yùn)動(dòng)
[C] 向左加速運(yùn)動(dòng) [D] 向左減速運(yùn)動(dòng)
AC
【解析】 cd桿向左移動(dòng),則cd桿受到的安培力水平向左,根據(jù)左手定則,cd桿上電流方向?yàn)閺膁流向c,根據(jù)楞次定律和安培定則,線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)或是向上減弱。若線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng),則ab桿中電流方向?yàn)閺腷流向a,并且逐漸變大,所以ab桿向左加速運(yùn)動(dòng),同理可得,若線圈L1中磁場(chǎng)方向向上減弱,ab桿向右減速運(yùn)動(dòng),B、D錯(cuò)誤,A、C正確。
8.(4分)(2025·湖北武漢模擬)如圖所示,金屬棒ab垂直于豎直金屬導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌上端與金屬線圈P相連,金屬線圈Q用絕緣細(xì)線懸掛。要使線圈Q有靠近線圈P的趨勢(shì),并產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流,下列可采用的操作是(　　)
[A] ab棒向上加速直線運(yùn)動(dòng)
[B] ab棒向下加速直線運(yùn)動(dòng)
[C] ab棒向上減速直線運(yùn)動(dòng)
[D] ab棒向下減速直線運(yùn)動(dòng)
C
【解析】 線圈Q有靠近線圈P的趨勢(shì),根據(jù)楞次定律的推論“增離減靠”可知,
P中的電流減小,導(dǎo)致Q中的磁通量減小,ab棒做減速運(yùn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;Q中產(chǎn)生如圖所示的電流,由安培定則可得,線圈Q左端是S極,右端是N極,要使P、Q靠近,那么P的右端是N極,左端是S極,則ab棒中的電流方向應(yīng)該是從b到a;若ab棒向上運(yùn)動(dòng),由右手定則可得ab棒中的電流方向是從b到a,若ab棒向下運(yùn)動(dòng),由右手定則可得ab棒中的電流方向是從a到b,故C正確,D錯(cuò)誤。
9.(6分)(2024·河南商丘階段練習(xí))(多選)如圖所示,兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁體如圖放置。當(dāng)用手左右擺動(dòng)線圈P時(shí),線圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),下列說法正確的是(　 　)
[A] P向右擺動(dòng)的過程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看)
[B] P向右擺動(dòng)的過程中,Q也會(huì)向右擺動(dòng)
[C] P向右擺動(dòng)的過程中,Q會(huì)向左擺動(dòng)
[D] 若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止
綜合提升練
AB
【解析】 P向右擺動(dòng)的過程中,線框中的磁通量減少,根據(jù)楞次定律和安培定則,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),故A正確;P向右擺動(dòng)的過程
中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從右向左看),Q中的電流方向也為順時(shí)針方向(從右向左看),線圈Q下側(cè)將受到向右的安培力作用,所以Q也會(huì)向右擺動(dòng),故B正確,C錯(cuò)誤;若用手左右擺動(dòng)Q,線圈Q切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,在線圈P中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力作用,由左手定則可判斷出P將擺動(dòng),不會(huì)保持靜止,故D錯(cuò)誤。
10.(6分)(2025·河南高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖是科技創(chuàng)新大賽中某智能小車電磁尋跡的示意圖,無急彎賽道位于水平地面上。中心設(shè)置的引導(dǎo)線通有交變電流(頻率較高),可在賽道內(nèi)形成變化的磁場(chǎng)。小車電磁尋跡的傳感器主要由在同一水平面內(nèi)對(duì)稱分布的a、b、c、d四個(gè)線圈構(gòu)成,a與c垂直,b與d垂直,安裝在小車前端一定高度處。在尋跡過程中,小車通過檢測(cè)四個(gè)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的變化來調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向,使其沿引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。若引導(dǎo)線上任一點(diǎn)周圍的磁感線均可視為與該點(diǎn)電流方向相垂直的同心圓:賽道內(nèi)與引導(dǎo)線距離相同的點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可視為相同,距離越近磁場(chǎng)越強(qiáng),賽道邊界以外磁場(chǎng)可忽略,則(　　 )
[A] c、d中的電流增大,小車前方為彎道
[B] 沿直線賽道運(yùn)動(dòng)時(shí),a、b中的電流為零
[C] a中電流大于b中電流時(shí),小車需要向左調(diào)整方向
[D] a中電流大于c中電流時(shí),小車需要向右調(diào)整方向
AC
【解析】 引導(dǎo)線上任一點(diǎn)周圍的磁感線均可視為與該點(diǎn)電流方向相垂直的同心圓,沿直軌道行駛時(shí),穿過c、d線圈的磁通量始終為0,c、d中無感應(yīng)電流,若c、d中電流增大,說明穿過c、d線圈的磁通量變化,小車前方為彎道,故A正確;沿直線賽道運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過a、b線圈的磁通量變化,a、b中電流不為0,故B錯(cuò)誤;當(dāng)a中電流大于b中電流時(shí),a線圈中磁通量變化較快,則a更靠近引導(dǎo)線,小車需要向左調(diào)整方向,故C正確;當(dāng)小車沿直軌道行駛時(shí),a中電流大于c中電流,故D錯(cuò)誤。

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