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高中物理沪科技版（2020）选修第二册第一节 楞次定律课时练习
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这是一份高中物理沪科技版（2020）选修第二册第一节 楞次定律课时练习，共22页。试卷主要包含了磁通量，电磁感应现象，楞次定律的使用步骤，如图等内容，欢迎下载使用。
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TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc134648903" 考点一 电磁感应现象的判断 PAGEREF _Tc134648903 \h 1
\l "_Tc134648904" 考点二 楞次定律的应用 PAGEREF _Tc134648904 \h 1
\l "_Tc134648905" 考点三 三定则一定律的综合应用 PAGEREF _Tc134648905 \h 6
\l "_Tc134648906" 练出高分 PAGEREF _Tc134648906 \h 10
考点一 电磁感应现象的判断
1．磁通量
(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积．
(2)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场．
②S为垂直磁场的有效面积．
(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)．
(4)磁通量的意义：
①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．
②同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．
2．电磁感应现象
(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．
(2)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化．
产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生．
(3)电磁感应现象中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律．
（2023•丰台区二模）某实验小组的同学用如图所示装置研究电磁感应现象，软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈与电源和滑动变阻器相连，N线圈与电流表相连，闭合开关S的瞬间，观察到电流表指针向右偏转。下列说法正确的是（ ）
A．闭合S后，滑片P匀速向上滑动的过程中，电流表指针不偏转
B．闭合S后，滑片P加速向上滑动的过程中，电流表指针向左偏转
C．断开S的瞬间，电流表指针不发生偏转
D．断开S的瞬间，电流表指针向右偏转
【解答】解：AB、闭合开关S的瞬间，电流突然增大，通过N的磁通量增大，观察到电流表指针向右偏转，开关闭合S后，滑片P匀速或加速向上滑动的过程中，电流减小，穿过N的磁通量减小，电流表指针向左偏，故A错误，B正确；
CD、断开开关的瞬间，流过线圈M的电流减小，则线圈N的磁通量减小，电流表向左偏转，故CD错误。
故选：B。
（2023•湖北二模）兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转。当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（ ）
A．两根导线中都有电流
B．两根导线中都无电流
C．AB中无电流，CD中有电流
D．AB中有电流，CD中无电流
【解答】解：当线圈水平放置沿A1B1快速移动时，AB中即使有电流，其在线圈中产生的磁通量也是不变的；电流计指针不偏转，说明线圈中磁通量不变，直导线CD中无电流；
当线圈沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转，说明线圈中磁通量有变化，则直导线AB中有电流，故D正确，ABC错误。
故选：D。
（2023•海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（ ）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
【解答】解：在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，可知通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏。
A、当线圈A中的铁芯拔出时，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故A正确；
B、当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，线圈A的电流减小，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故B错误；
C、当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，线圈A的电流增大，通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏，故C正确；
D、让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，通过线圈B的磁通量不变，电流计指针不偏转，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
（2023•嘉兴一模）如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平Oxy地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，线圈圆心P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴、PQ关于导线上下对称。则（ ）
A．电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同
B．电流I在M、N两点产生磁感应强度大小BM＝BN
C．线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D．线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流
【解答】解：A、根据安培定则，电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，在Q处产生的磁感应强度沿x轴正方向，故A错误；
B、由于MN平行y轴，电流I也平行y轴，且M、N到长直导线的距离相等，所以电流I在M、N两点产生磁感应强度大小相等，故B正确；
C、电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，故线圈在P点的磁通量为零，电流I在N处产生的磁感应强度斜向左下方，故线圈在N点的磁通量不为零，故线圈从P点到N点的过程中的磁通量发生了变化，故C错误；
D、线圈沿y方向运动，线圈始终在长直导线的正上方，直导线正上方的磁感应强度方向始终沿x轴负方向，线圈所在位置磁场关于x轴对称，所以线圈中磁通量始终为零，故线圈匀加速运动中不会产生感应电流，故D错误。
故选B。
（2021•江苏模拟）有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（ ）
A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流
B．线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流
C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有电流产生
D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流
【解答】解：由题，模具的形状与磁感线的形状是相同的，则线圈贴着模具上下移动的过程中穿过线圈的磁感线的条数不会发生变化，即穿过线圈的磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流。故B正确，ACD错误
故选：B。
考点二 楞次定律的应用
1．楞次定律
(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
(2)适用情况：所有的电磁感应现象．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
eq \x(谁阻碍谁)→eq \x(感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场原磁场的磁通量的变化)
eq \x(阻碍什么)→eq \x(阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身)
eq \x(如何阻碍)→当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
eq \x(阻碍效果)→eq \x(阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行)
3．楞次定律的使用步骤
图5
（2023•梅河口市校级三模）如图所示的是某教学楼西面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见夕阳落下。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（ ）
A．钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小不变
B．钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小是变化的
C．钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的
D．钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值
【解答】解：AB．在地球表面，磁场方向由南指向北，地磁场在水平方向上可看作匀强磁场，将钢窗右侧向外匀速打开，磁通量逐渐增大，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量Φ＝BS；当线圈与磁场平行时，磁通量Φ＝0．当窗框转过90°时，磁感线与线框平面垂直，穿过环面的磁通量最大，根据楞次定律，钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势e＝BSωcsωt不断变化，故AB错误；
C．钢窗竖直边框电流方向不变，根据左手定则可知受到地磁场的安培力的方向不变，故C正确；
D．钢窗中磁通量最大时，磁通量变化率为0，感应电动势为0，故D错误。
故选：C。
（2023•徐汇区二模）一水平固定的长直导线中通以图示方向的恒定电流。导线下方一水平放置的闭合导线框abcd，沿图示方向从远处匀速靠近直导线后又匀速远离。整个过程中，线框ad边中的感应电流方向（ ）
A．始终d→a
B．先d→a，再a→d，再d→a
C．先d→a，再a→d
D．先d→a，再a→d，再d→a，再a→d，再d→a
【解答】解：根据右手螺旋定则可知长直导线左侧磁场方向斜向下，右侧磁场方向斜向上，且左右对称分布。
导线框靠近长直导线到达其正下方的过程，穿过导线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，感应电流方向先由d到a，后由a到d。
线框从长直导线正下方向右远离的过程，磁通量向增大后减小，感应电流方向先由a→d，后由d→a。
综上分析，整个过程中，线框ad边中的感应电流方向先d→a，再a→d，再d→a，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（2023•广州一模）如图，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的恒定电流，a、b、p三个相同的闭合金属圆环位于两导线所在的平面内，a在导线cd的左侧，b在导线ef的右侧，p在导线cd与ef之间，则（ ）
A．穿过p的磁通量为零
B．a、b圆心处的磁场方向相反
C．cd、ef所受到的安培力方向相反
D．a向左平动时产生逆时针方向的感应电流
【解答】解：A、由右手螺旋定则可知，cd导线和ef导线在p处产生的磁场都垂直于纸面向外，由矢量合成法则可知p处的磁场方向垂直于纸面向外，则穿过p的磁通量不为零，故A错误；
B、由右手螺旋定则可知，cd导线在a处产生的磁场垂直纸面向里，ef导线在a处产生的磁场垂直纸面向外，a离导线cd更近，cd导线在a处产生的磁场更强，则a处磁场方向垂直纸面向里；由右手螺旋定则可知，cd导线在b处产生的磁场垂直纸面向外，ef导线在a处产生的磁场垂直纸面向里，b离导线ef更近，ef导线在b处产生的磁场更强，则b处磁场方向垂直纸面向里，则a、b圆心处的磁场方向相同，故B错误；
C、反向电流相互排斥，则cd所受安培力水平向左，ef所受安培力水平向右，方向相反，故C正确；
D、根据右手螺旋定则，ef导线在cd处产生的磁场垂直纸面向外，a向左平动时，切割磁感线，根据右手定则得，导线中产生逆时针方向的感应电流，故D错误。
故选：C。
（2023•温州模拟）如图甲所示为某一电磁炮原理示意图，图中有直流电源、电容器，线圈套在中空并内侧光滑的绝缘管上，将直径略小于管内径的金属小球静置于管内。开关S接1使电容器完全充电，开关接2时开始计时，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在0﹣t1时间内被加速发射出去（t1时刻刚好运动到右侧管口）。在0﹣t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．小球的加速度一直增大
B．线圈中产生的磁场方向向左
C．小球中产生的涡流一直减小
D．电容器储存的电能全部转化为小球的动能
【解答】解：A．磁场强弱程度与通过线圈的电流成正比，则在0﹣t1时间内，电流在增大，但变化率在减小，所以线圈的磁通量在增大，但磁通量的变化率逐渐减小，由法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt，可知感应电动势减小，所以小球受到的感应电场的电场力不是逐渐增大，由牛顿第二定律可知加速度也不是逐渐增大，故A错误；
B．由图甲可知0﹣t1时间内，电容器上极板为正极板，所以线圈中左侧电流向下，根据安培定则可知线圈中产生的磁场方向向右，故B错误；
C．0﹣t1时间内，电流的变化率减小，则小球内磁通量的变化率减小，根据法拉第感应定律可知，小球内的涡流减小，故C正确；
D．小球射出后电路中仍然有电流，说明电路中还有一部分能量，所以电容器储存的电能不能全部转化为小球的动能，故D错误。
故选：C。
（2023•东乡区校级一模）电磁感应式车速传感器的结构如图甲所示。当车轮转动时，轮轴上的铁质感应转子随其一起转动，转子上的轮齿不断靠近和远离感应线圈，在线圈AB端输出如图乙所示周期变化的感应电压，电控单元ECU根据该电压变化的周期测出车速。下列相关说法正确的是（ ）
A．车速越高，感应电压的周期越大
B．车速越高，感应电压的峰值越小
C．车轮转动时感应转子中不会产生涡流
D．凸齿靠近线圈的过程中，感应电流从B端流入ECU
【解答】解：A、车速越高，转子转速越大，转动的周期越小，所以感应电压的周期越小，故A错误；
B、车速越高，磁通量的变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知感应电压的峰值越大，故B错误；
C、车轮转动时感应转子中各部分的磁通量不断发生变化，会产生涡流，故C错误；
D、转子被磁化后凸齿为S极，凸齿靠近线圈的过程中，线圈中向左的磁通量增加，由楞次定律可知线圈中产生向右的感应电流，即从B端流入ECU，故D正确。
故选：D。
考点三 三定则一定律的综合应用
1．三定则一定律的比较
2.应用技巧
无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．
“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．
（2022秋•石家庄期末）国庆阅兵时，我国的JH﹣7型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m，机长为22.3m，北京地区地磁场的竖直分量为4.7×10﹣5T，该机水平飞过天安门时的速度为238m/s。下列说法正确的是（ ）
A．该机两翼端的电势差约为0.25V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高
B．该机两翼端的电势差约为0.25V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高
C．该机两翼端的电势差约为0.14V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高
D．该机两翼端的电势差约为0.14V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高
【解答】解：歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西飞行时，只有机翼切割地磁场的竖直分量，故感应电动势大小为E=BL机翼v=4.7×10−5×12.7×238V≈0.14V
根据右手定则可知南面机翼端（飞行员左侧）电势较高。故C正确，ABD错误；
故选：C。
（多选）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。现在将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的方向的说法正确的是（ ）
A．感应电流方向是N→MB．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
【解答】解：根据右手定则判断可知：导体棒MN中感应电流方向N→M，根据左手定则判断可知MN所受的安培力方向水平向左，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
如图，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L（L＞d）匀强磁场区域到达位置B，则（ ）
A．整个过程，线圈中始终有感应电流
B．整个过程，线圈中始终没有感应电流
C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，线圈中有感应电流，方向都是逆时针方向
D．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向
【解答】解：在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生；
由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场时，电流沿顺时针方向，由以上分析可知，D正确，ABC错误；
故选：D。
如图所示，垂直平面向里的匀强磁场右边界为直线，左边界为折线，折线与水平线的夹角均为45°，一个正方形导线框的边长与磁场最小宽度MN均为l，线框从图示位置沿水平线向右匀速穿过磁场过程中，规定线框中逆时针方向为感应电流的正方向，则感应电流随运动距离的变化图像为（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：线框穿过磁场的过程如图所示，
线框运动距离满足x≤l2时，线框右边切割磁感线的有效长度增大，一直到l，根据E＝BL有效v可知感应电动势增大，结合欧姆定律可知感应电流增大，根据右手定则可知感应电流的方向沿逆时针方向；
线框运动距离满足l2＜x≤l时，线框右边切割磁感线的有效长度不变，感应电流大小恒定，感应电流的方向仍然沿逆时针方向；
线框运动距离满足l＜x≤3l2时，线框右边全部和左边部分切割磁感线，总的有效切割长度变小，感应电流变小，仍然沿逆时针方向，当x=3l2时感应电流为零；
线框运动距离满足3l2＜x≤5l2时，线框左边切割磁感线的有效长度不变，感应电流大小恒定，根据右手定则可知感应电流的方向沿顺时针方向，故ACD错误，B正确。
故选：B。
2018珠海航展已于2018年11月6﹣11日在珠海国际航展中心举行，其中我国歼10﹣B眼镜蛇飞行表演让飞行爱好者赚足了眼球。如图所示是某飞机在珠海从北往南飞行过程中的一个镜头，当飞机从水平位置飞到竖直位置时，相对于飞行员来说，关于飞机的左右机翼电势高低的说法中正确的是（ ）
A．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞机的左侧机翼电势高
B．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞行的右侧机翼电势高
C．水平飞行时，飞机的左侧机翼电势高，竖直向上飞行时机翼右侧电势高
D．水平飞行时，飞机的左侧机翼电势低，竖直向上飞行时机翼的左侧电势高。
【解答】解：地磁场在北半球有竖直向下和由南向北的水平分量，水平飞行时，飞机的两翼切割竖直向下的磁感线，根据右手定则可知，左侧机翼电势高；竖直向上飞行时，两翼切割水平方向的磁感线，根据右手定则可知，机翼右侧电势高；故C正确，ABD错误；
故选：C。
练出高分
一．选择题（共10小题）
1．如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（ ）
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．该实验现象不符合能量守恒定律
C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流
【解答】解：AB．释放磁铁后，磁铁下落，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，线圈中产生感应电流，磁铁和线圈的机械能转化为线圈的电能，线圈发热转化为内能；磁铁下落过程中感应电流的磁场与条形磁铁的磁场方向相反，根据“来拒去留”，磁铁受到向上的作用力，磁铁速度变为零后开始上升，一部分磁场能转化为机械能，经过多次反复，磁铁最终停下落，磁铁和弹簧损失的机械能全部转化为内能，该过程机械能不守恒，但符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，故AB错误；
C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，故C错误；
D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，阻碍原磁通量的变化，线圈起着电磁阻尼作用，故D正确。
故选：D。
2．下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（ ）
A．图甲水平放置的圆形线圈正上方通有逐渐减小的电流，圆线圈中没有感应电流
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中不会有感应电流
C．图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路一定会产生感应电流
【解答】解：A、图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使减小通过导线电流，圆线圈中的磁通量也不会发生变化，不会有感应电流产生，故A正确；
B、图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，线圈在磁场中运动过程中磁通量会发生变化，会产生感应电流，故B错误；
C、图丙闭合导线框以左边或右边为轴在匀强磁场中旋转时，线圈中的磁通量始终为零保持不变，闭合导线框中不会有感应电流，故C错误；
D、图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故D错误。
故选：A。
3．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i随时间t的关系如图所示的A、B、C、D四种情况，那么在t1到t2这段时间内，四种情况中线圈B中没有感应电流的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：由图示选项中可知，ABC三个选项对应的通过A的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过B的磁通量发生变化，才能产生感应电流，由图示可知，在t1到t2这段时间内，D图中线圈A中的电流不发生变化，线圈B中不会产生感应电流，故ABC正确，D错误；
本题让选不产生感应电流的，
故选：D。
4．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线中无电流的是（ ）
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
【解答】解：ABC、如果导线中无电流产生，则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就是说通过导线ab段的电流没有发生变化．显然，A、B、C三种情况的过程通过导线ab中的电流都发生变化，都能在cd导线中产生感应电流．
D、开关S始终闭合，不滑动触头，ab中电流不变，穿过上面回路的磁通量不变，cd中不产生感应电流，
本题选无电流的，故选：D．
5．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上左右突然通过直流电流时，线圈左端的金属环被光滑绝缘杆弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜≤ρ铝。闭合开关S的瞬间（ ）
A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向
B．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动
D．电池正负极调换后，金属环仍能向左弹射
【解答】解：A、线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流电流由左侧看为顺时针，故A错误；
B、铜的电阻率小于铝的电阻率，所以横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，由R＝ρLS可知，铜环的电阻值小于铝环的电阻值；根据法拉第电磁感应定律可知，两个环内产生的感应电动势是相等的；根据欧姆定律可知，铜环内的电流值大于铝环内的电流，由F＝BIL可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，故B错误；
C、若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C错误；
D、电池正负极调换后，根据“来拒去留”可得，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故D正确。
故选：D。
6．如图（a）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图（b）所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针（如图箭头所示），在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
B．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
C．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
D．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
【解答】解：由图可知，t＝0时电流方向为顺时针，在t1～t2时间内，电流方向与开始时方向相反，故可知电流为逆时针方向；
对于线圈A的逆时针方向电流增大，导致线圈B磁通量增大，感应电流的磁场与它相反，根据安培定则可知，线圈A在线圈B内部产生磁场方向垂直纸面向外，则线圈B内有顺时针方向的电流。此时线圈B的电流方向与线圈A电流方向相反，由异向电流相互排斥，可知线圈间有相互排斥，所以线圈B有的扩张的趋势。故D正确，ABC错误。
故选：D。
7．如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q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（重力加速度为g）（ ）
A．P、Q将相互远离
B．磁铁的加速度小于g
C．磁铁的加速度等于g
D．磁铁下落时势能的减少量等于其动能的增加量
【解答】解：A、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A错误；
BC、由于电磁感应的过程中阻碍相对运动，则磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故B正确，C错误；
D、由于电磁感应，磁铁的一部分机械能转化为电能，所以磁铁的动能的增加量小于其势能的减少量，故D错误。
故选：B。
8．一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（ ）
A．t=T8时刻，圆环有收缩的趋势
B．t=T4时刻，圆环中感应电流最大
C．t=3T8时刻，圆环有收缩的趋势
D．t=T8和t=3T8时刻，圆环内有相同的感应电流
【解答】解：A、由图可知在t=T8时刻，通过螺线管N的电流增大，则螺线管产生的磁场增大，所以穿过金属圆环M的磁通量变大，结合M与N的位置关系，当M的面积越大时，则抵消的磁感线越多，导致穿过圆环M的磁通量越小，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍穿过其磁通量变大，则有扩张的趋势，故A错误；
B、在t=T4时刻，螺线管N中电流最大，但穿过金属圆环M的磁通量的变化率为零，因此圆环中感应电动势为零，则感应电流也为零，故B错误；
C、由图可知在t=T8时刻，通过螺线管N的电流减小，则螺线管产生的磁场减小，所以穿过金属圆环M的磁通量变小，同理可知，圆环有收缩的趋势，故C正确；
D、由图可知在t=T8时刻的电流增大，在t=3T8时刻的电流减小，根据楞次定律可知圆环内产生的感应电流方向相反，但电流变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，故D错误。
故选：C。
9． 2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试，运行试验如图1。图2是磁悬浮的原理图，图中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（ ）
A．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
B．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
C．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
D．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
【解答】解：在乙放入磁场的过程中，根据楞次定律可知，如磁铁甲的N极朝上，放入线圈乙时，线圈中的磁通量向上增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场应向下，乙中感应电流方向从上向下看应为顺时针；因为乙是超导体，没有电阻，故即使乙稳定后电磁感应现象消失，乙中的电流也不会消失，故ACD错误，B正确。
故选：B。
10．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示。长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i﹣t图象如图乙所示。规定沿长直导线方向上的电流为正方向。关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）
A．由顺时针方向变为逆时针方向
B．由逆时针方向变为顺时针方向
C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向
D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
【解答】解：据图乙可知，在四分之一周期内，电流变大，据右手螺旋定则可知，矩形线圈所处的磁场垂直面向里变大，即导致穿过线圈中的磁通量减大，由楞次定律可知，产生的感应电流方向逆时针；同理分析可知，在T4−34T时间内，矩形线圈产生的电流方向为顺时针；在34T−T时间内矩形线圈产生的感应电流方向逆时针；故ABC错误，D正确。
故选：D。
二．多选题（共2小题）
11．如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量
【解答】解：A、t2时刻电流为0，说明感应电动势为零，由E=nΔΦΔt可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；
C、由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误；
B、由“来拒去留”可知在t1到t2时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由a=mg−Fm，可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误；
D、在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D正确。
故选：AD。
12．下图中能产生感应电流的是（ ）
A．甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动
B．乙图中导体框以一定的速度水平向右运动
C．丙图中环形导线正上方通入逐渐增大的电流
D．丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体
【解答】解：产生感应电流的条件：当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。
A、甲图中两导体棒以相反方向的速度在导轨上向两侧运动时，两导体棒之间的距离增大，则穿过两导体棒与导轨围成的面积上的磁通量增大，能产生感应电流，故A正确；
B、乙图中导体框以一定的速度水平向右运动，垂直于磁场运动的过程中穿过线框的磁通量不变，在闭合回路中不能产生感应电流，故B错误；
C、丙图中导线在水平放置的闭合导体圆环正上方，根据直导线产生的磁场的特点可知，穿过水平放置的闭合导体圆环的总磁通量为零；当导线内的电流最大时，闭合回路磁通量不变仍为零，不会产生感应电流，故C错误；
D、丁图中形磁铁水平向右靠近环形导体时，穿过环形导体的磁通量增大，能产生感应电流，故D正确。
故选：AD。
基本现象
应用的定则或定律
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力
左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc134648903" 考点一 电磁感应现象的判断 PAGEREF _Tc134648903 \h 1
\l "_Tc134648904" 考点二 楞次定律的应用 PAGEREF _Tc134648904 \h 1
\l "_Tc134648905" 考点三 三定则一定律的综合应用 PAGEREF _Tc134648905 \h 6
\l "_Tc134648906" 练出高分 PAGEREF _Tc134648906 \h 10
考点一 电磁感应现象的判断
1．磁通量
(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积．
(2)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场．
②S为垂直磁场的有效面积．
(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)．
(4)磁通量的意义：
①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．
②同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．
2．电磁感应现象
(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．
(2)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化．
产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生．
(3)电磁感应现象中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律．
（2023•丰台区二模）某实验小组的同学用如图所示装置研究电磁感应现象，软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈与电源和滑动变阻器相连，N线圈与电流表相连，闭合开关S的瞬间，观察到电流表指针向右偏转。下列说法正确的是（ ）
A．闭合S后，滑片P匀速向上滑动的过程中，电流表指针不偏转
B．闭合S后，滑片P加速向上滑动的过程中，电流表指针向左偏转
C．断开S的瞬间，电流表指针不发生偏转
D．断开S的瞬间，电流表指针向右偏转
【解答】解：AB、闭合开关S的瞬间，电流突然增大，通过N的磁通量增大，观察到电流表指针向右偏转，开关闭合S后，滑片P匀速或加速向上滑动的过程中，电流减小，穿过N的磁通量减小，电流表指针向左偏，故A错误，B正确；
CD、断开开关的瞬间，流过线圈M的电流减小，则线圈N的磁通量减小，电流表向左偏转，故CD错误。
故选：B。
（2023•湖北二模）兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转。当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（ ）
A．两根导线中都有电流
B．两根导线中都无电流
C．AB中无电流，CD中有电流
D．AB中有电流，CD中无电流
【解答】解：当线圈水平放置沿A1B1快速移动时，AB中即使有电流，其在线圈中产生的磁通量也是不变的；电流计指针不偏转，说明线圈中磁通量不变，直导线CD中无电流；
当线圈沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转，说明线圈中磁通量有变化，则直导线AB中有电流，故D正确，ABC错误。
故选：D。
（2023•海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（ ）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
【解答】解：在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，可知通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏。
A、当线圈A中的铁芯拔出时，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故A正确；
B、当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，线圈A的电流减小，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故B错误；
C、当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，线圈A的电流增大，通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏，故C正确；
D、让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，通过线圈B的磁通量不变，电流计指针不偏转，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
（2023•嘉兴一模）如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平Oxy地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，线圈圆心P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴、PQ关于导线上下对称。则（ ）
A．电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同
B．电流I在M、N两点产生磁感应强度大小BM＝BN
C．线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D．线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流
【解答】解：A、根据安培定则，电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，在Q处产生的磁感应强度沿x轴正方向，故A错误；
B、由于MN平行y轴，电流I也平行y轴，且M、N到长直导线的距离相等，所以电流I在M、N两点产生磁感应强度大小相等，故B正确；
C、电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，故线圈在P点的磁通量为零，电流I在N处产生的磁感应强度斜向左下方，故线圈在N点的磁通量不为零，故线圈从P点到N点的过程中的磁通量发生了变化，故C错误；
D、线圈沿y方向运动，线圈始终在长直导线的正上方，直导线正上方的磁感应强度方向始终沿x轴负方向，线圈所在位置磁场关于x轴对称，所以线圈中磁通量始终为零，故线圈匀加速运动中不会产生感应电流，故D错误。
故选B。
（2021•江苏模拟）有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（ ）
A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流
B．线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流
C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有电流产生
D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流
【解答】解：由题，模具的形状与磁感线的形状是相同的，则线圈贴着模具上下移动的过程中穿过线圈的磁感线的条数不会发生变化，即穿过线圈的磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流。故B正确，ACD错误
故选：B。
考点二 楞次定律的应用
1．楞次定律
(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
(2)适用情况：所有的电磁感应现象．
2．楞次定律中“阻碍”的含义
eq \x(谁阻碍谁)→eq \x(感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场原磁场的磁通量的变化)
eq \x(阻碍什么)→eq \x(阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身)
eq \x(如何阻碍)→当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
eq \x(阻碍效果)→eq \x(阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行)
3．楞次定律的使用步骤
图5
（2023•梅河口市校级三模）如图所示的是某教学楼西面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见夕阳落下。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（ ）
A．钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小不变
B．钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小是变化的
C．钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的
D．钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值
【解答】解：AB．在地球表面，磁场方向由南指向北，地磁场在水平方向上可看作匀强磁场，将钢窗右侧向外匀速打开，磁通量逐渐增大，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量Φ＝BS；当线圈与磁场平行时，磁通量Φ＝0．当窗框转过90°时，磁感线与线框平面垂直，穿过环面的磁通量最大，根据楞次定律，钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势e＝BSωcsωt不断变化，故AB错误；
C．钢窗竖直边框电流方向不变，根据左手定则可知受到地磁场的安培力的方向不变，故C正确；
D．钢窗中磁通量最大时，磁通量变化率为0，感应电动势为0，故D错误。
故选：C。
（2023•徐汇区二模）一水平固定的长直导线中通以图示方向的恒定电流。导线下方一水平放置的闭合导线框abcd，沿图示方向从远处匀速靠近直导线后又匀速远离。整个过程中，线框ad边中的感应电流方向（ ）
A．始终d→a
B．先d→a，再a→d，再d→a
C．先d→a，再a→d
D．先d→a，再a→d，再d→a，再a→d，再d→a
【解答】解：根据右手螺旋定则可知长直导线左侧磁场方向斜向下，右侧磁场方向斜向上，且左右对称分布。
导线框靠近长直导线到达其正下方的过程，穿过导线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，感应电流方向先由d到a，后由a到d。
线框从长直导线正下方向右远离的过程，磁通量向增大后减小，感应电流方向先由a→d，后由d→a。
综上分析，整个过程中，线框ad边中的感应电流方向先d→a，再a→d，再d→a，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（2023•广州一模）如图，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的恒定电流，a、b、p三个相同的闭合金属圆环位于两导线所在的平面内，a在导线cd的左侧，b在导线ef的右侧，p在导线cd与ef之间，则（ ）
A．穿过p的磁通量为零
B．a、b圆心处的磁场方向相反
C．cd、ef所受到的安培力方向相反
D．a向左平动时产生逆时针方向的感应电流
【解答】解：A、由右手螺旋定则可知，cd导线和ef导线在p处产生的磁场都垂直于纸面向外，由矢量合成法则可知p处的磁场方向垂直于纸面向外，则穿过p的磁通量不为零，故A错误；
B、由右手螺旋定则可知，cd导线在a处产生的磁场垂直纸面向里，ef导线在a处产生的磁场垂直纸面向外，a离导线cd更近，cd导线在a处产生的磁场更强，则a处磁场方向垂直纸面向里；由右手螺旋定则可知，cd导线在b处产生的磁场垂直纸面向外，ef导线在a处产生的磁场垂直纸面向里，b离导线ef更近，ef导线在b处产生的磁场更强，则b处磁场方向垂直纸面向里，则a、b圆心处的磁场方向相同，故B错误；
C、反向电流相互排斥，则cd所受安培力水平向左，ef所受安培力水平向右，方向相反，故C正确；
D、根据右手螺旋定则，ef导线在cd处产生的磁场垂直纸面向外，a向左平动时，切割磁感线，根据右手定则得，导线中产生逆时针方向的感应电流，故D错误。
故选：C。
（2023•温州模拟）如图甲所示为某一电磁炮原理示意图，图中有直流电源、电容器，线圈套在中空并内侧光滑的绝缘管上，将直径略小于管内径的金属小球静置于管内。开关S接1使电容器完全充电，开关接2时开始计时，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在0﹣t1时间内被加速发射出去（t1时刻刚好运动到右侧管口）。在0﹣t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．小球的加速度一直增大
B．线圈中产生的磁场方向向左
C．小球中产生的涡流一直减小
D．电容器储存的电能全部转化为小球的动能
【解答】解：A．磁场强弱程度与通过线圈的电流成正比，则在0﹣t1时间内，电流在增大，但变化率在减小，所以线圈的磁通量在增大，但磁通量的变化率逐渐减小，由法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt，可知感应电动势减小，所以小球受到的感应电场的电场力不是逐渐增大，由牛顿第二定律可知加速度也不是逐渐增大，故A错误；
B．由图甲可知0﹣t1时间内，电容器上极板为正极板，所以线圈中左侧电流向下，根据安培定则可知线圈中产生的磁场方向向右，故B错误；
C．0﹣t1时间内，电流的变化率减小，则小球内磁通量的变化率减小，根据法拉第感应定律可知，小球内的涡流减小，故C正确；
D．小球射出后电路中仍然有电流，说明电路中还有一部分能量，所以电容器储存的电能不能全部转化为小球的动能，故D错误。
故选：C。
（2023•东乡区校级一模）电磁感应式车速传感器的结构如图甲所示。当车轮转动时，轮轴上的铁质感应转子随其一起转动，转子上的轮齿不断靠近和远离感应线圈，在线圈AB端输出如图乙所示周期变化的感应电压，电控单元ECU根据该电压变化的周期测出车速。下列相关说法正确的是（ ）
A．车速越高，感应电压的周期越大
B．车速越高，感应电压的峰值越小
C．车轮转动时感应转子中不会产生涡流
D．凸齿靠近线圈的过程中，感应电流从B端流入ECU
【解答】解：A、车速越高，转子转速越大，转动的周期越小，所以感应电压的周期越小，故A错误；
B、车速越高，磁通量的变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知感应电压的峰值越大，故B错误；
C、车轮转动时感应转子中各部分的磁通量不断发生变化，会产生涡流，故C错误；
D、转子被磁化后凸齿为S极，凸齿靠近线圈的过程中，线圈中向左的磁通量增加，由楞次定律可知线圈中产生向右的感应电流，即从B端流入ECU，故D正确。
故选：D。
考点三 三定则一定律的综合应用
1．三定则一定律的比较
2.应用技巧
无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．
“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．
（2022秋•石家庄期末）国庆阅兵时，我国的JH﹣7型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m，机长为22.3m，北京地区地磁场的竖直分量为4.7×10﹣5T，该机水平飞过天安门时的速度为238m/s。下列说法正确的是（ ）
A．该机两翼端的电势差约为0.25V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高
B．该机两翼端的电势差约为0.25V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高
C．该机两翼端的电势差约为0.14V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高
D．该机两翼端的电势差约为0.14V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高
【解答】解：歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西飞行时，只有机翼切割地磁场的竖直分量，故感应电动势大小为E=BL机翼v=4.7×10−5×12.7×238V≈0.14V
根据右手定则可知南面机翼端（飞行员左侧）电势较高。故C正确，ABD错误；
故选：C。
（多选）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。现在将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的方向的说法正确的是（ ）
A．感应电流方向是N→MB．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
【解答】解：根据右手定则判断可知：导体棒MN中感应电流方向N→M，根据左手定则判断可知MN所受的安培力方向水平向左，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
如图，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L（L＞d）匀强磁场区域到达位置B，则（ ）
A．整个过程，线圈中始终有感应电流
B．整个过程，线圈中始终没有感应电流
C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，线圈中有感应电流，方向都是逆时针方向
D．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向
【解答】解：在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生；
由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场时，电流沿顺时针方向，由以上分析可知，D正确，ABC错误；
故选：D。
如图所示，垂直平面向里的匀强磁场右边界为直线，左边界为折线，折线与水平线的夹角均为45°，一个正方形导线框的边长与磁场最小宽度MN均为l，线框从图示位置沿水平线向右匀速穿过磁场过程中，规定线框中逆时针方向为感应电流的正方向，则感应电流随运动距离的变化图像为（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：线框穿过磁场的过程如图所示，
线框运动距离满足x≤l2时，线框右边切割磁感线的有效长度增大，一直到l，根据E＝BL有效v可知感应电动势增大，结合欧姆定律可知感应电流增大，根据右手定则可知感应电流的方向沿逆时针方向；
线框运动距离满足l2＜x≤l时，线框右边切割磁感线的有效长度不变，感应电流大小恒定，感应电流的方向仍然沿逆时针方向；
线框运动距离满足l＜x≤3l2时，线框右边全部和左边部分切割磁感线，总的有效切割长度变小，感应电流变小，仍然沿逆时针方向，当x=3l2时感应电流为零；
线框运动距离满足3l2＜x≤5l2时，线框左边切割磁感线的有效长度不变，感应电流大小恒定，根据右手定则可知感应电流的方向沿顺时针方向，故ACD错误，B正确。
故选：B。
2018珠海航展已于2018年11月6﹣11日在珠海国际航展中心举行，其中我国歼10﹣B眼镜蛇飞行表演让飞行爱好者赚足了眼球。如图所示是某飞机在珠海从北往南飞行过程中的一个镜头，当飞机从水平位置飞到竖直位置时，相对于飞行员来说，关于飞机的左右机翼电势高低的说法中正确的是（ ）
A．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞机的左侧机翼电势高
B．不管水平飞行还是竖直向上飞行，都是飞行的右侧机翼电势高
C．水平飞行时，飞机的左侧机翼电势高，竖直向上飞行时机翼右侧电势高
D．水平飞行时，飞机的左侧机翼电势低，竖直向上飞行时机翼的左侧电势高。
【解答】解：地磁场在北半球有竖直向下和由南向北的水平分量，水平飞行时，飞机的两翼切割竖直向下的磁感线，根据右手定则可知，左侧机翼电势高；竖直向上飞行时，两翼切割水平方向的磁感线，根据右手定则可知，机翼右侧电势高；故C正确，ABD错误；
故选：C。
练出高分
一．选择题（共10小题）
1．如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（ ）
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．该实验现象不符合能量守恒定律
C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流
【解答】解：AB．释放磁铁后，磁铁下落，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，线圈中产生感应电流，磁铁和线圈的机械能转化为线圈的电能，线圈发热转化为内能；磁铁下落过程中感应电流的磁场与条形磁铁的磁场方向相反，根据“来拒去留”，磁铁受到向上的作用力，磁铁速度变为零后开始上升，一部分磁场能转化为机械能，经过多次反复，磁铁最终停下落，磁铁和弹簧损失的机械能全部转化为内能，该过程机械能不守恒，但符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，故AB错误；
C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，故C错误；
D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，阻碍原磁通量的变化，线圈起着电磁阻尼作用，故D正确。
故选：D。
2．下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（ ）
A．图甲水平放置的圆形线圈正上方通有逐渐减小的电流，圆线圈中没有感应电流
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中不会有感应电流
C．图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路一定会产生感应电流
【解答】解：A、图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使减小通过导线电流，圆线圈中的磁通量也不会发生变化，不会有感应电流产生，故A正确；
B、图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，线圈在磁场中运动过程中磁通量会发生变化，会产生感应电流，故B错误；
C、图丙闭合导线框以左边或右边为轴在匀强磁场中旋转时，线圈中的磁通量始终为零保持不变，闭合导线框中不会有感应电流，故C错误；
D、图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故D错误。
故选：A。
3．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i随时间t的关系如图所示的A、B、C、D四种情况，那么在t1到t2这段时间内，四种情况中线圈B中没有感应电流的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：由图示选项中可知，ABC三个选项对应的通过A的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过B的磁通量发生变化，才能产生感应电流，由图示可知，在t1到t2这段时间内，D图中线圈A中的电流不发生变化，线圈B中不会产生感应电流，故ABC正确，D错误；
本题让选不产生感应电流的，
故选：D。
4．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线中无电流的是（ ）
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
【解答】解：ABC、如果导线中无电流产生，则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就是说通过导线ab段的电流没有发生变化．显然，A、B、C三种情况的过程通过导线ab中的电流都发生变化，都能在cd导线中产生感应电流．
D、开关S始终闭合，不滑动触头，ab中电流不变，穿过上面回路的磁通量不变，cd中不产生感应电流，
本题选无电流的，故选：D．
5．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上左右突然通过直流电流时，线圈左端的金属环被光滑绝缘杆弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜≤ρ铝。闭合开关S的瞬间（ ）
A．从左侧看环中感应电流沿逆时针方向
B．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动
D．电池正负极调换后，金属环仍能向左弹射
【解答】解：A、线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流电流由左侧看为顺时针，故A错误；
B、铜的电阻率小于铝的电阻率，所以横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，由R＝ρLS可知，铜环的电阻值小于铝环的电阻值；根据法拉第电磁感应定律可知，两个环内产生的感应电动势是相等的；根据欧姆定律可知，铜环内的电流值大于铝环内的电流，由F＝BIL可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，故B错误；
C、若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C错误；
D、电池正负极调换后，根据“来拒去留”可得，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故D正确。
故选：D。
6．如图（a）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图（b）所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针（如图箭头所示），在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
B．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
C．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
D．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
【解答】解：由图可知，t＝0时电流方向为顺时针，在t1～t2时间内，电流方向与开始时方向相反，故可知电流为逆时针方向；
对于线圈A的逆时针方向电流增大，导致线圈B磁通量增大，感应电流的磁场与它相反，根据安培定则可知，线圈A在线圈B内部产生磁场方向垂直纸面向外，则线圈B内有顺时针方向的电流。此时线圈B的电流方向与线圈A电流方向相反，由异向电流相互排斥，可知线圈间有相互排斥，所以线圈B有的扩张的趋势。故D正确，ABC错误。
故选：D。
7．如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q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（重力加速度为g）（ ）
A．P、Q将相互远离
B．磁铁的加速度小于g
C．磁铁的加速度等于g
D．磁铁下落时势能的减少量等于其动能的增加量
【解答】解：A、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A错误；
BC、由于电磁感应的过程中阻碍相对运动，则磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故B正确，C错误；
D、由于电磁感应，磁铁的一部分机械能转化为电能，所以磁铁的动能的增加量小于其势能的减少量，故D错误。
故选：B。
8．一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（ ）
A．t=T8时刻，圆环有收缩的趋势
B．t=T4时刻，圆环中感应电流最大
C．t=3T8时刻，圆环有收缩的趋势
D．t=T8和t=3T8时刻，圆环内有相同的感应电流
【解答】解：A、由图可知在t=T8时刻，通过螺线管N的电流增大，则螺线管产生的磁场增大，所以穿过金属圆环M的磁通量变大，结合M与N的位置关系，当M的面积越大时，则抵消的磁感线越多，导致穿过圆环M的磁通量越小，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍穿过其磁通量变大，则有扩张的趋势，故A错误；
B、在t=T4时刻，螺线管N中电流最大，但穿过金属圆环M的磁通量的变化率为零，因此圆环中感应电动势为零，则感应电流也为零，故B错误；
C、由图可知在t=T8时刻，通过螺线管N的电流减小，则螺线管产生的磁场减小，所以穿过金属圆环M的磁通量变小，同理可知，圆环有收缩的趋势，故C正确；
D、由图可知在t=T8时刻的电流增大，在t=3T8时刻的电流减小，根据楞次定律可知圆环内产生的感应电流方向相反，但电流变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，故D错误。
故选：C。
9． 2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试，运行试验如图1。图2是磁悬浮的原理图，图中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（ ）
A．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
B．俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
C．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失
D．俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在
【解答】解：在乙放入磁场的过程中，根据楞次定律可知，如磁铁甲的N极朝上，放入线圈乙时，线圈中的磁通量向上增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场应向下，乙中感应电流方向从上向下看应为顺时针；因为乙是超导体，没有电阻，故即使乙稳定后电磁感应现象消失，乙中的电流也不会消失，故ACD错误，B正确。
故选：B。
10．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示。长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i﹣t图象如图乙所示。规定沿长直导线方向上的电流为正方向。关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）
A．由顺时针方向变为逆时针方向
B．由逆时针方向变为顺时针方向
C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向
D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
【解答】解：据图乙可知，在四分之一周期内，电流变大，据右手螺旋定则可知，矩形线圈所处的磁场垂直面向里变大，即导致穿过线圈中的磁通量减大，由楞次定律可知，产生的感应电流方向逆时针；同理分析可知，在T4−34T时间内，矩形线圈产生的电流方向为顺时针；在34T−T时间内矩形线圈产生的感应电流方向逆时针；故ABC错误，D正确。
故选：D。
二．多选题（共2小题）
11．如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量
【解答】解：A、t2时刻电流为0，说明感应电动势为零，由E=nΔΦΔt可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；
C、由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误；
B、由“来拒去留”可知在t1到t2时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由a=mg−Fm，可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误；
D、在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D正确。
故选：AD。
12．下图中能产生感应电流的是（ ）
A．甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动
B．乙图中导体框以一定的速度水平向右运动
C．丙图中环形导线正上方通入逐渐增大的电流
D．丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体
【解答】解：产生感应电流的条件：当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。
A、甲图中两导体棒以相反方向的速度在导轨上向两侧运动时，两导体棒之间的距离增大，则穿过两导体棒与导轨围成的面积上的磁通量增大，能产生感应电流，故A正确；
B、乙图中导体框以一定的速度水平向右运动，垂直于磁场运动的过程中穿过线框的磁通量不变，在闭合回路中不能产生感应电流，故B错误；
C、丙图中导线在水平放置的闭合导体圆环正上方，根据直导线产生的磁场的特点可知，穿过水平放置的闭合导体圆环的总磁通量为零；当导线内的电流最大时，闭合回路磁通量不变仍为零，不会产生感应电流，故C错误；
D、丁图中形磁铁水平向右靠近环形导体时，穿过环形导体的磁通量增大，能产生感应电流，故D正确。
故选：AD。
基本现象
应用的定则或定律
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力
左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律
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