知识讲解 楞次定律和右手定则的应用 提高

1 楞次定律和右手定则的应用 【学习目标】 1．实验探究获得感应电流方向的决定因素，能熟练地运用楞次定律以及右手定则判断感应电流的 方向。 　　2．深入理解楞次定律的意义，能够利用它判断感应电流产生的力学效果。 【要点梳理】 要点一、楞次定律的得出 要点二、楞次定律的内容 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。 要点诠释： （1）定律中的因果关系。闭合电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而结果是出现了感应 电流的磁场。2 （2）楞次定律符合能量守恒定律。感应电流的磁场在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管（课本 实验）间的相对运动的过程中，机械能转化成了电能。楞次定律中的“阻碍”正是能量守恒定律在电 磁感应现象中的体现。 （3）楞次定律中两磁场间的关系。闭合电路中有两个磁场，一是引起感应电流的磁场，即原磁场； 二是感应电流的磁场。当引起感应电流的磁通量（原磁通量）要增加时，感应电流的磁场要阻碍它的 增加，两个磁场方向相反；原磁通量要减少时，感应电流的磁场阻碍它的减少，两个磁场方向相同。 （4）正确理解“阻碍”的含义。感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的原因——原磁场磁通量 的变化，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁场的磁通量。“阻碍”的具体表现是：当原磁通量增加时， 感应电流的磁场与原磁场方向相反，当原磁通量减少时，两磁场方向相同。阻碍不等于阻止，其作用 是使磁通量增加或减少变慢，但磁通量仍会增加或减少。 要点三、楞次定律的应用 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是： （1）明确所研究的闭合电路，判断原磁场的方向； （2）判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况； （3）由楞次定律判断感应电流的磁场方向； （4）由安培定则根据感应电流的磁场方向，判断出感应电流的方向。 以上步骤可概括为四句话：“明确增减和方向，增反减同切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是 流向。” 要点四、右手定则 1．内容：伸出右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂 直进入，并使拇指指向导体运动方向，这时其余四指所指方向就是感应电流的方向。 2．适用范围：适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况，它是楞次定律的一种特 殊情况。 要点五、楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因，常见有以下四种表现： （1）就磁通量而言，总是阻碍引起感应电流的磁通量（原磁通量）的变化。 （2）就相对运动而言，阻碍导体间的相对运动，简称口诀：“来拒去留”。 （3）就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。收缩或扩张是为了阻碍电路 磁通量的变化。若穿过闭合电路的磁感线都朝同一方向，则磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量 减少时，面积有增大趋势，简称口诀：“增缩减扩”。 （4）就电流而言，感应电流阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流方向与原电流方向相 反；原电流减小时，感应电流方向与原电流方向相同，简称口诀：“增反减同。” 要点六、楞次定律与能量守恒 电磁感应现象中，感应电流的能量（电能）不是凭空产生的，而是从其他形式的能量转化来的， 如图所示，当条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生图示方向的电流，而这个感应电流对条形磁铁产生斥 力，阻碍条形磁铁的靠近，必须有外力克服这个斥力做功，它才能移近线圈；当条形磁铁离开线圈时， 感应电流方向与图中所示方向相反，感应电流对磁铁产生吸引力，阻碍条形磁铁的离开。这里外力做 功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程。3 由此可见，当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感应电流而受到的磁场力必然阻碍此导体的 相对运动。所以楞次定律还可以表述为：当磁体间因相对运动产生感应电流时，感应电流的磁场总是 阻碍导体间的相对运动。 综上所述，楞次定律是符合能量守恒定律的。 要点七、楞次定律与右手定则的关系 楞次定律与右手定则的关系表： 楞次定律 右手定则 研究对象 整个闭合电路 闭合电路的一部分 适用范围 磁通量变化引起感应电流的各种 情况 一段导线在磁场中做切割磁感线 运动 关系 右手定则是楞次定律的特殊情况 要点诠释： 1）右手定则仅适用于导体切割磁感线而产生的感应电流方向的判断 2）右手定则和楞次定律的一致性：这主要体现在以下两个方面：第一，从电磁感应的过程来看， 电磁感应现象的是指使通过外力做功，将其他形式的能量转化为电能的过程，因而右手定则和楞次定 律都是遵守能量的转化和守恒制约的必然结果；第二，从电磁感应现象产生的结果所起的作用来看， 总是跟引起电磁感应的原因相对抗的，这就是右手定则和楞次定律的共同内涵。 3）研究对象和适用范围的不同：右手定则研究的是切割磁感线的局部导体，而楞次定律得研究对 象是磁通量发生变化的整个闭合回路。导体不切割时，只能用楞次定律。 要点八、右手定则与左手定则的比较 右手定则与左手定则的比较表： 比较项目 左手定则 右手定则 应用 磁场对运动电荷、对电流作用力 方向判断 因导体切割磁感线而产生的感应 电流方向的判断 物理量方 向间关系 磁场方向、电流方向（电荷运动 方向）、安培力（洛伦兹力）方向 磁场方向、导体切割磁感线方向、 感应电流方向4 图例 因果关系 电流→运动 运动→电流 应用实例 电动机 发电机 要点诠释： （1）左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两定则简单地总结为“通电受力用左 手，运动生电用右手”。 （2）用手判断方向时，首先确定伸出的手应是左手还是右手，分清左、右手是不出错的关键。 要点九、感应电动势方向的判断方法 （1）存在感应电动势的那部分导体相当于电源，在电源内部的电流方向与电动势方向相同。 （2）由楞次定律判断出的感应电流方向就是感应电动势的方向。 （3）当电路不闭合时，只要磁通量发生变化或部分导体切割磁感线，则必有感应电动势，此时可 假设电路闭合，感应电动势的方向用楞次定律判定，或直接用右手定则判定。 【典型例题】 类型一、用楞次定律判断感应电流的方向 例 1．（2016 新疆校级期末）如图所示，在两根平行长直导线 M、N 中，通以同方向同大小的电 流，导线框 abcd 和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运 动，在移动过程中，线框中感应电流方向怎样？ 【答案】始终是 abcd 【解析】线框在两电流中线 OO′的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面穿出，线框左移，磁通 量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的方向就是 abcd. 当线框跨越两电流中线 OO′时，线框的合磁通量由穿出变为穿进，感应电流还是 abcd. 线框再左移，线框合磁通量穿入且增加，感应电流方向还是 abcd.5 所以线框中感应电流方向始终是 abcd. 【总结升华】先画出 I1 和 I2 产生的合磁感线的分布，如解析图所示，注意合磁场 B 的方向和大小 情况． 举一反三 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 1】 【变式 1】如图所示， 为一个闭合的金属弹簧圆圈，在它的中间插有一根条形磁铁，现在用力 从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，从上向下看（ ） A．穿过弹簧圆圈面的磁通量减少，弹簧圆中有逆时针方向的感应电流 B．穿过弹簧圆圈面的磁通量增加，弹簧圆中有逆时针方向的感应电流 C．穿过弹簧圆圈面的磁通量减少，弹簧圆中有顺时针方向的感应电流 D．穿过弹簧圆圈面的磁通量增加，弹簧圆中有顺时针方向的感应电流 【答案】A 【解析】如图，从上向下看。穿过弹簧圆圈面的磁通量为弹簧圆圈内条形磁铁内部、条形磁铁外 部磁通量的和，用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，则弹簧圆圈内条形磁铁外部磁通量增加， 而条形磁铁内部磁通量不变，总磁通量在减少。由楞次定律可知：弹簧圆中有逆时针方向的感应电流。 所以 A 选项正确。 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 10】 【变式 2】如图所示,螺线管置于闭合金属圆环 的轴线上,当 中通过的电流减小时( ) P A B6 A、环 有缩小的趋势 B、环 有扩张的趋势 C、螺线管 有缩短的趋势 D、螺线管 有伸长的趋势 【答案】A D 【变式 3】如图所示，在磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为 、阻 值为 的闭合矩形金属线框 用绝缘轻质细杆悬挂在 点，并可绕 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（ ） A． B． C．先是 ，后是 D．先是 ，后是 【答案】B 【解析】金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到竖直位置的过程中：磁场自 的 右侧面穿出，摆动过程中磁通量在减少，根据右手定则得电流 ；金属线框竖直位置在 摆动到左侧最高点的过程中，根据右手定则不难得出感应电流的方向为 。 例 2．如图所示， 为一根固定的通有恒定电流，的长直导线，导线框 与 在同一竖 直平面内（彼此绝缘），当导线框以竖直向下的速度。经过图示位置时，线框中感应电流方向如何？ A A B B B m R abcd O O a b c d a→ → → → d c b a d→ → → → d c b a d→ → → → a b c d a→ → → → a b c d a→ → → → d c b a d→ → → → abcd a d c b→ → → d c b a d→ → → → MN abcd MN7 【答案】电流方向为 【解析】本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键是判断线框 经过图示位置时，穿 过线框的磁通量将怎样变化。 中电流在 上方和下方产生的磁场如图所示，线框经过图示位置 时，线框上面的部分和 间所包围的“·”的磁感线将要减少，线框下面的部分与 间所包围的 “×”的磁感线将要增多，总的来说，线框所围面积“·”将要减少，“×”将要增多，根据“增反减 同”这一口诀，可知感应电流的磁场方向与“·”同向，由安培定则可知框中感应电流方向为 。 【总结升华】当有相反方向的磁感线穿过电路时，应进行“抵消”看净条数，即穿过电路的合磁 通量。 举一反三 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 4】 【变式 1】如图所示,当变阻器 R 的滑片 P 向右移动时,流过电阻 R′的电流方向是________。 【答案】 【变式 2】如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 和 ，导体棒 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（ ） A．流过 的电流为由 到 ，流过 的电流为由 到 abcda abcd MN MN MN MN abcda a b→ R r PQ R d c r b a8 B．流过 的电流为由 到 ，流过 的电流为由 到 C．流过 的电流为由 到 ，流过 的电流为由 到 D．流过 的电流为由 到 ，流过 的电流为由 到 【答案】B 【解析】根据右手定则可判断 中电流由 到 ， 处电势最高， 处电势最低，由 到 电势依次升高，外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过 的电流为由 到 ，流 过 的电流由 到 。 类型二、运用楞次定律判断物体的运动情况 例 3．如图所示， 是一个可绕垂直于纸面的轴 转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器 的 滑片自左向右滑动时，线框 的运动情况是（ ） A．保持静止不动 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向 【思路点拨】由“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，能很快得出结论。 【答案】C 【解析】本题考查了楞次定律的另一种表述，关键是分析出穿过闭合导线框的磁通量如何变化。 由图示电路，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱，则穿过闭合导线框 的 磁通量将减少，根据楞次定律，感应电流磁场将阻碍原磁通量的变化，线框 只有顺时针转动，才能 使穿过线圈的磁通量增加。 【总结升华】 对于感应电流产生运动效果的题目可利用“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流 的原因”来判断，能很快得出结论。 举一反三 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 5】 【变式 1】如图所示,一电子以初速度 沿金属板平行方向飞入 极板间,若突然发现电子向 板偏转,则可能是( ) R c d r b a R d c r a b R c d r a b PQ P Q Q P P Q R c d r b a ab O R ab ab ab v MN M9 A、电键 闭合瞬间 B、电键 由闭合到断开瞬间 C、电键 是闭合的,变阻器滑片 向左迅速滑动 D、电键 是闭合的,变阻器滑片 向右迅速滑动 【答案】AC 【变式 2】金属环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释 放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环（ ） A．始终相互吸引 B．始终相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 【答案】D 【解析】磁铁靠近圆环的过程中，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场 阻碍穿过圆环的原磁通量的增加，与原磁通量方向相反，如图甲所示，二者之间是斥力；当磁铁穿过 圆环下降离开圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍穿过圆环的 磁通量的减小，二者方向相同，如图乙所示，磁铁与圆环之间是引力。因此选项 D 正确。 例 4．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 的左边有一闭 合电路，当 PQ 在外力的作用下运动时，MN 向右运动，则 PQ 所做的运动可能是(　　) A．向右加速运动 S S S P S P10 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 【思路点拨】 (1)如何判断 MN 所在处的磁场方向？由 MN 的运动方向，如何进一步判断 MN 中的电流方向？ 提示：根据安培定则判断 ab 中电流产生的磁场方向，进而确定 MN 处的磁场方向为垂直纸面向里， 再由左手定则判断 MN 中电流的方向，应为由 M 到 N。 (2)如何判断线圈 L1 中的磁场方向和 L2 中磁场的方向及变化情况？ 提示：根据安培定则判断 L1 中的磁场方向，再由楞次定律判断 L2 中磁场的方向及变化。 (3)如何判断 PQ 的运动情况？ 提示：已知 L2 中的磁场方向及变化情况，可根据安培定则和右手定则判断 PQ 的运动情况。 【答案】BC 【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 ――――→ 左手定则 MN 中的感应电流由 M→N ――――→ 安培定则 L1 中感应电流的磁场方向向上 ――――→ 楞次定律 Error!；若 L2 中磁场方向向上减弱 ――――→ 安培定则 PQ 中电流为 Q→P 且减小 ――――→ 右手定则 向右减速运动； 若 L2 中磁场方向向下增强 ――――→ 安培定则 PQ 中电流为 P→Q 且增大 ――――→ 右手定则 向左加速运动。 举一反三 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 7】 【变式 1】如图所示,水平放置的光滑杆上套有 三个金属环,其中 接电源.在接通电源 的瞬间, 两环( ) A、都被 吸引 B、都被 排斥 C、 被吸引, 被排斥 D、 被排斥, 被吸引 【答案】B 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 8】 【变式 2】如图所示,小金属环和大金属环重叠在同一平面内,两环相互绝缘,小环有一半面积在 大环内,当大环接通电源的瞬间,小环中感应电流的情况是( ) A B C、 、 B A C、 B B A C A C11 A、无感应电流 B、有顺时针方向的感应电流 C、有逆时针方向的感应电流 D、无法确定 【答案】C 例 5．如图所示，光滑固定导轨 水平放置，两根导体棒 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（ ） A． 将相互靠拢 B． 将相互远离 C．磁铁的加速度仍为 D．磁铁的加速度小于 【思路点拨】磁铁靠近回路，感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。 【答案】AD 【解析】本题考查用楞次定律判断物体的运动情况。根据楞次定律的另一种表述——感应电流的 效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回 路，“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以 将互相靠近且磁铁的加速度小于 。 【总结升华】若感应电流是由于导体与磁场相互靠近而产生的，感应电流的磁场与原磁场存在相 互作用的斥力，阻碍导体与磁场的相互靠近；若感应电流是由于导体与磁场相互远离而产生的，感应 电流的磁场与原磁场间存在相互作用的引力，阻碍导体与磁场相互远离。 举一反三 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 9】 M N、 P Q、 P Q、 P Q、 g g P Q、 g12 【变式 1】如图所示,要使金属环 向线圈 运动,导线 在金属导轨上应( ) A、向右作减速运动 B、向左作减速运动 C、向右作加速运动 D 、向左作加速运动 【答案】AB 【高清课堂：楞次定律和右手定则的应用　例 12】 【变式 2】金属圆环的圆心为 ,金属棒 、 可绕 在环上转动,如图所示.当外力使 逆 时针方向转动时, 将( ) A、不动 B、逆时针转动 C、顺时针转动 D、无法确定 【答案】B 类型三、运用右手定则判断感应电动势的方向 例 6．如图所示为地磁场磁感线的示意图。在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀 速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机 翼末端处的电势为 ，右方机翼末端处的电势为 ，则（ ） C A ab O Oa Ob O Oa Ob 1U 2U13 A．若飞机从西往东飞， 比 高 B．若飞机从东往西飞， 比 高 C．若飞机从南往北飞， 比 高 D．若飞机从北往南飞， 比 高 【答案】AC 【解析】本题考查了用右手定则判断感应电动势的方向。要做好这道题，首先明确用哪只手判断， 其次要明确磁场方向、手的放法，最后要明确拇指、四指应各指什么方向，四指指向应是正电荷积累 的方向，该端电势高于另一端。 我国地处北半球，地磁场有竖直向下的分量，用右手定则判知无论机翼向哪个水平方向切割磁感 线，机翼中均产生白右向左的感应电动势，左侧电势高于右侧。 【总结升华】磁场水平分量对产生感应电动势无贡献，可将飞机两翼视为一垂直切割竖直向下磁 感线的导体棒。 类型四、探究楞次定律的实验 例 7．在研究电磁感应现象的实验中， （1）为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实 线连接成相应的实物电路图。 （2）将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向________ （填“相同”或“相反”）。 （3）将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向________（填“相同”或 “相反”）。 【答案】（1）如图所示 （2）相反 （3）相同 【解析】（1）实验电路如图所示。 1U 2U 2U 1U 1U 2U 2U 1U14 （2）闭合开关，磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即副线圈 中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反。 （3）将原线圈拔出时，由楞次定律可判断，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同。 【总结升华】要根据实验需要正确选择必要的实验仪器。 类型五、楞次定律与图像 例 8．(2015 怀化三模）如图所示，以等腰直角三角形 ABC 为边界的有界匀强磁场方向垂直纸 面向里。一个等腰直角三角形导体框 abc 的直角边 ab 的长是 AB 长的一半，线框 abc 在平面内，线框 的 bc 边与磁场的边界 BC 边在同一直线上，现让线框匀速向右通过磁场区，速度方向始终平行于 BC 边．则在线框穿过磁场区的过程中，线框中产生的感应电流随时间变化的关系图象是（设沿顺时针方 向为感应电流的正方向） 【答案】D 【解析】当线框进磁场时，根据楞次定律判断知：感应电流的方向沿逆时针，为负值；t 时刻导线 框的有效切割长度：L=vt，感应电动势瞬时值：E=BLv=Bv2t，感应电流瞬时值为： ， 可知 I∝t，当 时， （式中 a=BC）；同理，线框出磁场时，感应电流的方向沿顺 2E Bv tI R R = = 1 2 2 a at v v = = 2 BavI R = A a bc BC i i i i O t tO tO tO A B C D15 时针，为正值；t 时刻导线框的有效切割长度： ，感应电动势瞬时值： ，感应电流瞬时值为： ，当 时， ， 当线框完全磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生．根据数学知识可知：D 图正确． 【总结升华】本题是图象问题，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律、欧姆定律判断感应电流的 方向，得到各段电流的解析式，再选择图象． 举一反三 【变式】矩形导线框 固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场 的正方向垂直纸面向里，磁感应强度 随时间 变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流 的正方向，图中的 图正确的是（ ） 【答案】D 【解析】磁感应强度均匀变化，产生恒定的感应电流，A 错。第 内，磁通量垂直于纸面向里均匀增 强，由楞次定律可以判定感应电流方向为逆时针，为负，C 错。同理可判定，第 内感应电流方向 为 逆 时 针 ， 为 负 ， 故 B 错 ， D 正 确 。 1 3( )2 2L a vt a a vt= − − = − 3( )2E BLv B a vt v= = − 3( )2B a vt vEI R R − = = at v = 2 BavI R = abcd B t i i t− 1 s 4 s16 【巩固练习】 一、选择题 1．如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环 时，两环的运动情况是（ ） A．同时向左运动，间距变大 B．同时向左运动，间距变小 C．同时向右运动，间距变小 D．同时向右运动，间距变大 2．电阻 R、电容 C 与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N 极朝下，如图所 示，现使磁铁开始自由下落，在 N 极接近线圈上端过程中，流过 R 的电 流 方 向 和电容器极板的带电情况是（ ） A．从 a 到 b，上极板带正电 B．从 a 到 b，下极板带正电 C．从 b 到 a，上极板带正电 D．从 b 到 a，下极板带正电 3．1931 年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个 磁 极 的 粒子——磁单极子，如图所示，如果有一个磁单极子（单 N 极）从 a 点开始穿过线圈后从 b 点飞过， 那么（ ） A．线圈中感应电流的方向上沿 PMQ 方向 B．线圈中感应电流的方向是沿 QMF 方向 C．线圈中感应电流的方向先是沿 QMP 方向，然后是 PMQ 方向 D．线圈中感应电流的方向先是沿 PMQ 方向，然后是 QMP 方向 4．两圆环 A、B 置于同一水平面上，其中 A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环。当 A 以如图所示 的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B 中产生如图所示方向的感应电流，则（ ） A．A 可能带正电且转速减小 B．A 可能带正电且转速增大 C．A 可能带负电且转速减小 D．A 可能带负电且转速增大 5．(2016 杭州模拟)如图所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d 为圆形线圈上等距 离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原先所在平面内，则在线圈发生形 变的过程中(　　) A．线圈中将产生 abcda 方向的感应电流 B．线圈中将产生 adcba 方向的感应电流17 C．线圈中感应电流方向无法判断 D．线圈中无感应电流 6．如图所示，光滑平行金属导轨 PP＇和 QQ＇都处于同一水平面内，P 和 Q 之间连接一电阻 R， 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现垂直于导轨放置一根导体棒 MN，用一水平向右的力 F 拉动 导体棒 MN，以下关于导体棒 MN 中感应电流方向和它所受安培力 方 向 的 说 法正确的是（ ） A．感应电流方向是 N→M B．感应电流方向是 M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右 7．如图 9 甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度 B 的正 方向，螺线管与 U 型导线框 cdef 相连，导线框 cdef 内有一半径很小的金属圆环 L，圆环与导线框 cdef 在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是(　　) A．在 t1 时刻，金属圆环 L 内的磁通量最大 B．在 t2 时刻，金属圆环 L 内的磁通量最大 C．在 t1～t2 时间内， 金属圆环 L 内有逆时针方向的感应电流 D．在 t1～t2 时间内，金属圆环 L 有收缩的趋势 8．如图甲所示，圆形线圈 P 静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈 Q，P 和 Q 共轴，Q 中通有变化的电流，电流随时间变化的规律如图乙所示，P 所受的重力为 G，桌面对 P 的支持力为 FN，则（ ） A．t1 时刻，FN＞G B．t2 时刻，FN＞G C．t3 时刻，FN＜G D．t4 时刻，FN=G 9．磁体自远处沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，如图所示。则图中较正确 反映线圈中电流 i 与时间 t 关系的是（线圈中电流以图示箭头方向为正方向）（ ）18 10．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头 M 突然向右运动，则可 能是(　　) A．开关 S 由断开到闭合的瞬间 B．开关 S 由闭合到断开的瞬间 C．保持开关 S 闭合，变阻器滑片 P 加速向右滑动 D．保持开关 S 闭合，变阻器滑片 P 匀速向右滑动 二、填空题 11．一水平放置的矩形线圈 abcd 在条形磁铁 S 极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平， 如图所示，位置 1 和 3 都靠近位置 2，则线圈从位置 1 到位置 2 的过程中，线圈内________感应电流， 线圈从位置 2 至位置 3 的过程中，线圈内________感应电流。（填：“有”或“无”） 12．（2016 南充校级期中）在图（1）中，G 为指针在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时 的偏转情况．今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是______； 图（3）中电流计的指针从中央向______偏转；图（4）中的条形磁铁上端为______极． 三、解答题 13．如图所示，将条形磁铁插入螺线管时，产生如图所示感应电流，则 a、b 两点哪点电势高？条 形磁铁哪端是 N 极？19 14．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电 流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与副线圈 B 连成一个闭合电路，将原线圈 A、电池、滑动变 阻器和开关串联成另一个闭合电路。 在图甲中，当闭合 S 时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）。问：在图乙中 （1）S 闭合后，将螺线管 A（原线圈）插入螺线管 B（副线圈）的过程中，电流表的指针将如何偏转？ （2）线圈 A 放在 B 中不动时，指针如何偏转？ （3）线圈 A 放在 B 中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表指针如何偏转？ （4）线圈 A 放在 B 中不动，突然切断开关 S 时，电流表指针如何偏转？20 【答案与解析】 一、选择题 1．【答案】B 【解析】当条形磁铁向左运动靠近两环时，两环中的磁通量都增加，根据楞次定律，两环的运动 都要阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动，又由于两环中的感应电流方向相 同，两平行的同向电流间有相互吸引的磁场力，因而两环间的距离要减小。 2．【答案】D 【解析】磁铁 N 极接近线圈的过程中，线圈中向下的磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流方 向 b→R→a；电容器下极板带正电，上极板带负电。 3．【答案】B 【解析】磁单极子（N 极）向外发出磁感线，当磁单极子从下方靠近线圈时，线圈中感应电流的 磁场阻碍磁单极子的靠近，所以感应电流的磁场方向向下；当磁单极子穿过线圈后要远离线圈时，感 应电流的磁场阻碍磁单极子的远离，所以感应电流的磁场方向还是向下，感应电流的磁场方向不变， 感应电流的方向也不变，根据安培定则可知，感应电流的方向沿 QMP，故 B 正确。 4．【答案】BC 【解析】本题考查应用楞次定律逆向推断产生感应电流的原因，解题关键是想到 B 线圈中原磁通 量的变化可向里增多或向外减少。由曰中感应电流方向为逆时针，应用安培定则知感应电流磁场方向 向外。由“增反减同”判断 A 线圈中的磁通量变化为向里增多或向外减少。A 线圈中等效电流的方向 为顺时针增强，再由电流方向与正、负电荷运动方向的关系知，B、C 符合要求。 5．【答案】A　 【解析】周长一定时，圆形的面积最大。本题线圈面积变小，磁通量变小，有感应电流产生。由楞 次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故 A 正确。 6．【答案】AC 【解析】本题考查左、右手定则和楞次定律。 方法一：由右手定则易知，MN 中感应电流方向是 N→M，再由左手定则可判知，MN 所受安培力 方向垂直棒水平向左。 方法二：由楞次定律知，感应电流的产生，必须阻碍引起感应电流的原因。本题中，感应电流是 由于 MN 相对于磁场向右运动引起的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力既垂直于电流又垂 直于磁场方向可判知，MN 所受安培力方向必须垂直于 MN 水平向左，再由左手定则，容易判断出感 应电流的方向是 N→M。故正确选项为 A、C。 7．【答案】BD 【解析】当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框 cdef 内产生感应电动 势和感应电流，在 t1 时刻，感应电流为零，金属圆环 L 内的磁通量为零，选项 A 错误；在 t2 时刻，感 应电流最大，金属圆环 L 内的磁通量最大，选项 B 正确；由楞次定律，在 t1～t2 时间内，导线框 cdef 内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环 L 内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆 环 L 内有顺时针方向的感应电流，选项 C 错误；在 t1～t2 时间内，金属圆环 L 有收缩的趋势，选项 D 正确。 8．【答案】AD 【解析】t1 时刻线圈 Q 中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈 P 的磁通量增加，P 有远离 Q 的趋势，受到 Q 的排斥作用，设这个力大小为 F，则有 FN=F+G，即 FN＞G，A 选项正确。t2 时刻 Q 中电流恒定，线圈 P 中无变化的磁通量，不产生感应电流，P 只受重力 G 与桌面支持力 FN 作用而平衡，21 有 FN=G，故 B 选项错。同理在 t4 时刻 Q 中电流恒定，有 FN=G，D 选项正确。t3 时刻 Q 中电流变化，P 中磁通量变化，产生感应电流，但 Q 中 I=0，对 P 无磁场力作用，仍是 FN=G。 9．【答案】B 【解析】从题图可以看出，条形磁铁从左侧进入线圈时，由楞次定律可判断线圈中感应电流方向 与图示方向相同，同样可分析，当条形磁铁从右侧离开线圈时，线圈中感应电流又反向，正确答案为 B。 10．【答案】A 【解析】若发现钻头 M 突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律，可能是开关 S 由断 开到闭合的瞬间，选项 A 正确。 二、填空题 11．【答案】有，有 【解析】线圈在位置 1 和 3 时，磁感线分别从上方和下方穿过线圈，磁通量不等于零，而在位置 2 线圈平面与磁感线平行磁通量为零，所以线圈从位置 1 到位置 2，从位置 2 到位置 3 的过程，磁通量 都发生变化，分别是减少和增加，所以有感应电流产生。 12．【答案】向下插入，右，N． 【解析】图（1）可知，当电流从电流计的正接线柱流入时，指针向左偏． 图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，根据楞次定律知，条形磁铁向下插入． 图（3）当条形磁铁 N 极向下插入时，根据楞次定律，可知，感应电流方向逆时针，则指针向右 偏； 图（4）中可知指针向右偏，则有感应电流的方向逆时针，由楞次定律可知，条形磁铁 S 极向上拔 出，由上端为 N 极。 三、解答题 13．【答案】b 点电势高，下端为 N 极 【解析】在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量变化，引起感应电流，可将螺线管看成电源， 在电源外部，电流由高电势流向低电势，因此 b 点电势高。由安培定则知，感应磁场方向向上，而引 起感应电流的磁场在增加，因此其方向向下，即下端为 N 极，上端为 S 极。 14．【答案】见解析 【解析】由甲图可知，电流从“＋”接线柱流入电流表时，指针向左偏转，从“－”接线柱流入 电流表时，指针将向右偏转。 （1）在乙图中，S 闭合后，通电的原线圈 A 相当于一根条形磁铁（S 极在下，N 极在上），A 插 入 B 中时，穿过 B 的方向朝上的磁通量增加，根据楞次定律，B 中感应电流的磁场方向朝下，运用右 手定则（安培定则），B 中感应电流从“－”接线柱流入电流表，指针向右偏转。 （2）A 在 B 中不动时，穿过 B 的方向朝上的磁通量（实际上是通电的 A 线圈的磁场）不变化，B 中没有电流通过，这时安培表的指针不偏转。 （3）A 在 B 中不动，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，它的电阻减小，通过 A 的电流增加，磁 场增加，穿过 B 的方向朝上的磁通量增大，B 中发生电磁感应现象，根据楞次定律，B 中感应电流的 磁场方向朝下，运用右手定则，B 中产生的感应电流从“－”接线柱流入电流表，指针向右偏转。 （4）A 在 B 中不动，突然切断 S，B 中方向朝上的磁通量突然消失，这时将发生电磁感应现象， B 中感应电流的磁场方向应朝上，感应电流将从“＋”接线柱流入电流表，指针将向左偏转。22