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第十章　電磁感應
第1講　電磁感應現象和楞次定律
常設情境　①生活實踐類：電磁爐、電子秤、電磁卡、磁電式速度傳感器、磁懸浮列車、電磁軌道炮、電磁驅動、電磁阻尼等各種實際應用模型.
②學習探索類：桿軌模型問題，電磁感應與動力學、動量、能量結合問題，電磁感應的圖像問題.
素養目標　1.能夠從情境中抽象出磁通量的概念.（物理觀念） 2.認識電磁感應現象，知道產生感應電流的條件.（物理觀念） 3.應用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向.（科學思維）
考題1　（2024·北京卷節選）（多選）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.
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
BC
解析：本實驗探究影響感應電流方向的因素，不需要記錄感應電流的大小，A錯誤；
通過觀察電流表指針的偏轉方向，可以確定感應電流的方向，B正確；題圖2中甲和
乙電流表指針的偏轉方向相反，說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，C正確.
A
A. 圖（c）是用玻璃管獲得的圖像
B. 在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動
C. 在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變
D. 用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短
解析：由題圖（b）知強磁體下落的速度較小且速度幾乎不變，說明強磁體受到的電磁阻力較大，由題圖（c）知強磁體下落速度較大且速度增加得快，說明強磁體受到的電磁阻力較小，所以題圖（b）是用鋁管獲得的圖像，金屬鋁管對強磁體產生較大的電磁阻力，強磁體運動時間較長，題圖（c）是用玻璃管獲得的圖像，A正確，D錯誤；由強磁體在鋁管中運動時漆包線的電流峰值基本相同，可知強磁體在一段時間內做勻速運動，B錯誤；強磁體在玻璃管中速度增大，電流峰值增大，強磁體受到的電磁阻力的峰值增大，C錯誤.
1. 實驗原理
改變穿過閉合回路的磁通量，回路中有感應電流，利用電流表指針偏轉方向確定影響感應電流方向的因素.
2. 實驗操作
（1）探究電流表指針偏轉方向與電流方向的關系，電路圖如圖所示.
（2）查明線圈繞向：觀察線圈，查明線圈繞向.
（3）按如圖所示連接線圈和電流表，將磁體插入或抽出，觀察電流方向.
①磁體N極向下插入或向上拔出，觀察并記錄電流表指針偏轉方向和電流方向.
②磁體S極向下插入或向上拔出，觀察并記錄電流表指針偏轉方向和電流方向.
3. 實驗記錄與分析
（1）以下面四種情況為例，實驗結果如下：
項目 磁場方向及磁通量變化 感應電流的方向（從上往下看） 感應電流的磁場方向
甲 磁場方向向下，磁通量增加 逆時針 向上
乙 磁場方向向上，磁通量增加 順時針 向下
丙 磁場方向向下，磁通量減少 順時針 向下
丁 磁場方向向上，磁通量減少 逆時針 向上
（2）實驗結論
當線圈中磁通量增加時，感應電流的磁場方向跟磁體的磁場方向相反.
當線圈中磁通量減少時，感應電流的磁場方向跟磁體的磁場方向相同.
深化　　注意事項
（1）靈敏電流表滿偏電流很小，查明電流表指針的偏轉方向和電流方向的關系時，應使用一節干電池.
（2）電流表選用零刻度在中間的靈敏電流表，實驗前要弄清線圈導線的繞向.
（3）為了使實驗現象更加明顯，磁體要快速插入或抽出；進行一種操作后等電流表指針回零后再進行下一步操作.
AC
A. 開關S閉合瞬間，電流計指針發生偏轉
B. 開關S斷開瞬間，電流計指針不發生偏轉
C. 保持開關S閉合，迅速拔出線圈Q瞬間，電流計指針發生偏轉
D. 保持開關S閉合，迅速拔出線圈Q瞬間，電流計指針不發生偏轉
解析：開關S閉合瞬間，通過線圈Q的電流增加，則穿過線圈P的磁通量增加，則P中會產生感應電流，即電流計指針發生偏轉，選項A正確；開關S斷開瞬間，通過線圈Q的電流減小，則穿過線圈P的磁通量減小，則P中會產生感應電流，即電流計指針發生偏轉，選項B錯誤；保持開關S閉合，迅速拔出線圈Q瞬間，則穿過線圈P的磁通量減小，則P中會產生感應電流，即電流計指針發生偏轉，選項C正確，D錯誤.故選AC.
訓練　物理探究小組選用圖示器材和電路研究電磁感應規律.
（1）請用筆畫線代替導線，將圖中各器材連接起來，組成正確的實驗電路.
答案：（1）見解析圖
解析：（1）將電源、開關、A線圈、滑動變阻器串聯成一個回路，再將靈敏電流計與B線圈串聯成另一個回路，實驗電路如圖所示.
解析：（2）①閉合開關，穿過B線圈的磁通量增大，靈敏電流計的指針向右偏了一下，滑片向右移動則接入電路的電阻減小，電流增大，磁通量增大，指針向右偏轉；
右　
解析：②拔出鐵芯，磁通量減小，指針向左偏轉.
解析：（3）產生感應電流的本質是穿過B線圈的磁通量發生變化.
左　
穿過B線圈的磁通量發生變化　
AC
A. c、d中的電流增大，小車前方為彎道
B. 沿直線賽道運動時，a、b中的電流為零
C. a中電流大于b中電流時，小車需要向左調整方向
D. a中電流大于c中電流時，小車需要向右調整方向
解析：因引導線上任一點周圍的磁感線均可視為與該點電流方向相垂直的同心圓，若小車沿直道行駛，則穿過cd的磁通量一直為零，則cd中感應電流為零，若c、d中的電流增大，則說明穿過cd的磁通量發生了變化，小車中心離開了引導線，即小車前方為彎道，選項A正確；因引導線上任一點周圍的磁感線均可視為與該點電流方向相垂直的同心圓，可知沿直線賽道運動時，a、b中磁通量變化率不為零，則感應電流不為零，選項B錯誤；a中電流大于b中電流時，說明a距離引導線更近，則小車需要向左調整方向，選項C正確；a中電流大于c中電流時，說明磁場在a中的分量大于c中的分量，說明引導線在小車速度方向的左側，則小車需要向左調整方向，選項D錯誤.故選AC.
變化　
感應電流　
電路閉合　
磁通量　
切割磁感線　
阻礙　
磁通量　
深化1　　楞次定律中“阻礙”的含義
深化2　　楞次定律推論
推論 例證
阻礙原磁通量變化——“增反減同”
磁體靠近，B感、B原反向，二者相斥；
磁體遠離，B感、B原同向，二者相吸
阻礙相對運動——“來拒去留”
推論 例證
使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”
注意：此結論只適用于磁感線單方向穿過回路的情境 P、Q是光滑固定導軌，a、b是可移動金屬棒，磁體下移，回路面積應減小，a、b靠近
B減小，線圈擴張
推論 例證
阻礙原電流的變化——“增反減同”（即自感現象）
合上S，B燈先亮，A燈逐漸變亮；再斷開S，兩燈逐漸熄滅
深化3　　應用楞次定律的思路
思維模型　利用楞次定律，并結合安培定則判斷感應電流方向.
角度1　楞次定律基本應用
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
B
解析：若產生順時針方向的感應電流，則感應磁場的方向垂直紙面向里，由楞次定律可知，圓環中的凈磁通量變化為向里的磁通量減少或者向外的磁通量增多，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B2，兩個磁場的磁通量總保持大小相同，所以總磁通量為0，不會產生感應電流，C、D 錯誤.故選B.
角度2　來拒去留
A
A. P、Q將互相靠攏
B. P、Q將互相遠離
C. 磁體的加速度仍為g
D. 磁體的加速度大于g
解析：方法一：根據楞次定律的另一表述“感應電流的效果總是要阻礙產生感應電流的原因”，本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁體靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁體的靠近.所以，P、Q將互相靠攏且磁體的加速度小于g，選項A正確.
方法二：設磁體下端為N極，根據楞次定律可判斷出P、Q中的感應電流方向，如圖所示，根據左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見P、Q將相互靠攏.由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁體將受到向上的反作用力，從而使加速度小于g.當磁體下端為S極時，根據類似的分析可得到相同的結論，選項A正確.
A. 條形磁鐵進入線圈時，線圈產生的電流從負極進入電流表
B. 條形磁鐵離開線圈時，線圈產生的電流從正極進入電流表
C. 條形磁鐵進入線圈時，線圈施加給磁鐵的力向上
D. 條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力向下
C
解析：當條形磁鐵進入線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量增加，根據楞次定律，可知線圈產生的電流從正極進入電流表，A錯誤；當條形磁鐵離開線圈時，穿過線圈的磁感線向上，磁通量減少，根據楞次定律，可知線圈產生的電流從負極進入電流表，B錯誤；根據楞次定律和等效思想，可知當條形磁鐵進入線圈時，線圈內產生的感應電流對條形磁鐵的運動有阻礙作用，可知線圈施加給磁鐵的力方向向上，同理可知，當條形磁鐵離開線圈時，線圈施加給磁鐵的力方向向上，C正確，D錯誤.
B
A. 金屬環B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力增大
B. 金屬環B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力減小
C. 金屬環B的面積有擴大的趨勢，絲線受到的拉力減小
D. 金屬環B的面積有縮小的趨勢，絲線受到的拉力增大
解析：使膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO'按箭頭所示方向加速轉動，穿過金屬環B的磁通量增大，根據楞次定律，金屬環B的面積有縮小的趨勢，且B有向上升高（遠離）的趨勢，絲線受到的拉力減小，故B項正確.
A
CD
A. 金屬桿所圍回路中電流方向保持不變
B. 通過金屬桿截面的電荷量隨時間均勻增加
C. 金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反
D. 金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同
解析：由數學知識可知金屬桿所圍回路的面積先增大后減小，金屬桿所圍回路內磁通量Φ＝BS先增大后減小，根據楞次定律和安培定則可知電流方向先沿逆時針方向，后沿順時針方向，A錯誤；由于金屬桿所圍回路的面積非均勻變化，故感應電流的大小不恒定，通過金屬桿截面的電荷量q＝It隨時間不是均勻增加的，B錯誤；由上述分析，再根據左手定則，可知金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反，金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同，C、D正確.
導體運動　
切割磁感線　
深化1　　“三則一律”的應用對比
名稱 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
深化2　　“三則一律”的應用技巧
（1）應用楞次定律，一般要用到安培定則.
（2）研究感應電流受到的安培力時，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接用楞次定律的推廣應用確定.
A. 向右減速運動 B. 向右加速運動
C. 向左加速運動 D. 向左減速運動
AC
解析：cd桿向左移動，則cd桿受到的安培力水平向左，根據左手定則，cd桿上電流方向為從d流向c，根據楞次定律，線圈L1中磁場方向向下增強或是向上減弱，若線圈L1中磁場方向向下增強，則ab桿中電流方向為從b流向a，并且逐漸變大，則速度變大，結合右手定則，ab桿向左加速運動，同理可得，若線圈L1中磁場方向向上減弱，ab桿向右減速運動，B、D錯誤，A、C正確.故選A、C.
角度2　發電和電動模型的理解
AB
A. P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向（從右向左看）
B. P向右擺動的過程中，Q也會向右擺動
C. P向右擺動的過程中，Q會向左擺動
D. 若用手左右擺動Q，P會始終保持靜止
解析：P向右擺動的過程中，穿過線圈的磁通量減少，根據楞次定律，P中的電流方向為順時針方向（從右向左看），A正確.P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向（從右向左看），Q中的電流方向也為順時針方向（從右向左看），Q線圈下側將受到向右的安培力作用，所以Q也會向右擺動，B正確，C錯誤.若用手左右擺動Q，線圈Q切割磁感線產生感應電動勢，在P線圈中將產生感應電流，P線圈受到安培力作用，由左手定則可判斷出P將擺動，不會保持靜止，D錯誤.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　探究影響感應電流方向的因素
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
C
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解析：題圖甲中保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動，線框上、下兩個邊都在切割磁感線，但穿過整個線框的磁通量一直為零，線框中沒有感應電流，A選項錯誤；同理可知B、D選項錯誤；題圖丙中線框轉動過程中，線框中磁通量發生變化，有感應電流產生，C選項正確.
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向右偏　
向左偏　
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解析：（1）依題意“閉合開關時發現靈敏電流計的指針向右偏轉了一下”，說明穿過線圈B的磁通量增加時靈敏電流計的指針向右偏.將滑動變阻器的滑片迅速向右滑動，線圈A中的電流增大，產生的磁場增強，穿過線圈B的磁通量增加，故靈敏電流計的指針向右偏；將線圈A從線圈B中迅速拔出時，穿過線圈B的磁通量減少，根據楞次定律，線圈B中感應電流方向與前兩次的感應電流方向相反，故靈敏電流計的指針向左偏轉.
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解析：（2）在拆除線圈A時，A中的電流快速減小，由于自感作用，線圈A會產生很大的自感電動勢，導致該同學被電擊；要避免電擊發生，應在拆除電路前先斷開開關.
A　
斷開開關　
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題組二　楞次定律及推論
A
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解析：題圖A、B中，當磁鐵向線圈靠近時，穿過線圈的磁通量向下且增加，根據楞次定律可知，線圈中產生的感應電流從“＋”接線柱流入電流計，則電流計指針向右偏轉，A正確，B錯誤；當磁鐵按如題圖C、D所示的方式靠近線圈時，由對稱性可知，穿過線圈的磁通量總是為零，線圈中不會產生感應電流，C、D錯誤.
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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
B
解析：閉合開關瞬間，根據安培定則可知線圈M中突然產生向右的磁場，根據楞次定律可知，線圈P中感應電流的磁場方向向左，因此線圈M和線圈P相互排斥，A錯；線圈M中的磁場穩定后，線圈P中的磁通量也不再變化，則線圈P產生的感應電流為0，電流表示數為0，B對；斷開開關瞬間，線圈 M中向右的磁場瞬間減為0，根據楞次定律可知，線圈P中感應電流的磁場方向向右，根據安培定則可知流過電流表的方向由b到 a，C、D錯.
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A. 線圈中不會產生感應電流
B. 線圈中會產生感應電流，且感應電流方向發生了變化
C. 線圈中會產生感應電流，且感應電流方向始終為a→b→c→d→a
D. 線圈中會產生感應電流，且感應電流方向始終為a→d→c→b→a
C
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解析：在0～2t0這段時間內，I先正方向減小后負方向增大，由安培定則知其右側磁場先垂直向里減弱，后垂直向外增強，根據楞次定律知線圈中的感應電流磁場均為垂直向里，根據安培定則知線圈中感應電流為順時針方向，即a→b→c→d→a.故選C.
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A. 穿過線圈B的磁通量減小
B. 線圈B一定有收縮的趨勢
C. 線圈B中感應電流產生的磁場阻止了線圈B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右端是強磁性合金的N極
D
題組三　“三則一律”的綜合應用
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解析：對A進行加熱，合金就會變成強磁性合金，線圈B中磁通量增加，A錯誤；對A進行加熱，B中磁通量增大，則線圈產生的感應電流方向將阻礙磁通量增大，根據楞次定律可知，線圈B面積變化應阻礙磁通量的變化，而A外部的磁感線與內部的磁感線方向相反，所以線圈面積擴張時B中的磁通量減小，所以線圈B一定有擴張的趨勢，B錯誤；線圈B中感應電流產生的磁場阻礙線圈B內磁通量的增加，不能阻止，C錯誤；若從右向左看B中產生順時針方向的電流，說明產生該感應電流的磁場方向為從A的右端指向左端，提高溫度，這種合金會從非磁性合金變成強磁性合金，穿過線圈的磁通量增大，根據楞次定律得原磁場（合磁場）方向從A的左端指向右端，所以A右端是強磁性合金的N極，D正確.
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A. 勻速向左運動 B. 減速向右運動
C. 加速向右運動 D. 加速向左運動
BD
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解析：當導線ab勻速向左運動時，導線ab產生的感應電動勢和感應電流恒定不變，大線圈M產生的磁場恒定不變，穿過小線圈N的磁通量不變，沒有感應電流產生，A錯誤；當導線ab減速向右運動時，導線ab中產生的感應電動勢和感應電流減小，由右手定則判斷出ab電流方向為由a指向b，根據安培定則可知，M產生的磁場方向垂直于導軌平面向里，且穿過N的磁通量減小，由楞次定律和安培定則可知，線圈N產生順時針方向的感應電流，B正確；當導線ab加速向右運動時，導線ab中產生的感應電動勢和感應電流增加，由右手定則判斷出ab電流方向為由a指向b，根據安培定則判斷可知，M產生的磁場方向垂直于導軌平面向里，且穿過N的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，線圈N產生逆時針方向的感應電流，C錯誤；當導線ab加速向左運動時，導線ab中產生的感應電動勢和感應電流增加，由右手定則判斷出ab電流方向為由b指向a，根據安培定則可知，M產生的磁場方向垂直于導軌平面向外，且穿過N的磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，線圈N產生順時針方向的感應電流，D正確.
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B級·能力提升練
A. 通過線圈的磁通量變化量大小為nB0S
B. 線圈中感應電流方向為逆時針方向
C. AB邊受到的安培力方向向右
D. 線圈有擴張的趨勢
B
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解析：通過線圈的磁通量變化量大小為ΔФ＝B0S－0＝B0S，故A錯誤；線圈內磁通量向里增加，根據楞次定律可知線圈中感應電流方向為逆時針，根據左手定則可知，AB邊受安培力方向向左，故B正確，C錯誤；線圈內磁通量增加，根據楞次定律可知線圈有收縮的趨勢，故D錯誤.
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A. 向右運動，并有擴張趨勢
B. 向右運動，并有收縮趨勢
C. 向左運動，并有擴張趨勢
D. 向左運動，并有收縮趨勢
A
解析：當觸片P向右移動時，電路中的電阻增大，電流減小，則螺線管產生的磁場減小，根據楞次定律，感應磁場方向與原磁場方向相同，相互吸引，所以金屬圓環A向右運動，因為磁通量減小，金屬圓環A有擴張的趨勢.故選A.
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A. t2時刻P中無感應電流，FN＝G
B. t1～t2時間內，穿過線圈P的磁通量變大，且線圈P有收縮的趨勢
C. t3時刻穿過線圈P的磁感應強度最強，P中感應電流為零
D. t2～t3時間內螺線管對線圈有排斥力，且一直增大
C
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解析：由題圖乙知，t2時刻螺線管Q中電流為0，電流的變化率最大，則t2時刻穿過線圈P磁通量的變化率最大，所以P中感應電流最大，A錯誤；由題圖乙知，t1～t2時間內，螺線管Q中電流減小，則穿過線圈P的磁通量減小，根據“增縮減擴”知，線圈P有擴張的趨勢，B錯誤；由題圖乙知，t3時刻螺線管Q中電流最大，電流的變化率為0，則t3時刻穿過線圈P的磁感應強度最強，穿過線圈P的磁通量變化率為0，P中感應電流為零，C正確；t2～t3時間內，螺線管Q中電流增大，則穿過線圈P的磁通量增大，為了阻礙磁通量的增大，線圈P有遠離螺線管Q的運動趨勢，即螺線管Q對線圈P有排斥力，但t2時刻，由于螺線管Q中電流為0，則排斥力為0，t3時刻，由于線圈P中電流為0，則排斥力為0，所以排斥力不是一直增大，D錯誤.
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11. （2025·湖北孝感期末）如圖所示為“研究電磁感應現象”的實驗裝置.
（1）將圖中所缺的導線補接完整.
答案：（1）見解析圖
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解析：（1）將電池、開關、滑動變阻器與線圈A連接成閉合回路，將線圈B與靈敏電流計連接成閉合回路，實物圖連接如圖所示.
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解析：（2）①開關閉合時，靈敏電流計的指針向右偏，表明在磁場方向不變的情況下，增大穿過線圈B的磁通量，則靈敏電流計的指針向右偏.將線圈A迅速插入線圈B時，穿過線圈B的磁通量增大，則靈敏電流計的指針將向右偏.
向右偏　
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解析：②線圈A插入線圈B后，將滑動變阻器接入電路的阻值調小時，線圈A中電流增大，產生的磁場增強，穿過線圈B的磁通量增加，則靈敏電流計的指針將向右偏.
向右偏　
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A. 因電路不閉合，無電磁感應現象
B. 不能用楞次定律判斷感應電動勢的高、低
C. 可以用楞次定律判斷感應電動勢的高、低
D. 有電磁感應現象，但無感應電流，只有感應電動勢
解析：（3）在線圈B中磁通量發生變化時，即使線圈B不閉合，也有電磁感應現象，但線圈B中無感應電流，只有感應電動勢，同樣可以利用楞次定律判斷感應電動勢的高、低，選項C、D均正確.
CD　
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