2024年高考物理复习第一轮：第 1讲　电磁感应现象　楞次定律

这是一份2024年高考物理复习第一轮：第 1讲　电磁感应现象　楞次定律，共19页。
第1讲　电磁感应现象　楞次定律

[主干知识·填一填]
一、磁通量
1．概念：磁感应强度B与面积S的乘积．
2．计算
(1)公式：Φ＝BS．
(2)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场的有效面积．
(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1_T·m2．
3．意义：穿过某一面积的磁感线的条数．
4．标矢性：磁通量是标量，但有正、负．
二、电磁感应
1．电磁感应现象
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．
2．产生感应电流的条件
(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．
3．产生电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则产生感应电流；如果回路不闭合，那么只有感应电动势，而无感应电流．
三、感应电流方向的判断
1.右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．如图所示．
2．楞次定律：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．
四、电磁阻尼与电磁驱动

电磁阻尼
电磁驱动
不同点
成因
由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力
由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力
效果
安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动
导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量
转化
导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能
由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功
相同点
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
[规律结论·记一记]
1．磁通量是标量，但有正负，若磁通量为正，表示磁感线从规定的正面穿入；磁通量为负则反之．
2．“阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而是延缓了磁通量的变化过程．
3．右手定则是楞次定律的特例，楞次定律适用于所有电磁感应现象，而右手定则适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况．
4．解题中常用到的二级结论：
(1) 楞次定律的三个推广含义：“增反减同”“增缩减扩”“来拒去留”．
(2) 楞次定律的双解：①“加速向左运动”与“减速向右运动”等效．
② “×增加”与“·减少”所产生的感应电流方向一样，反之亦然．
[必刷小题·测一测]
一、易混易错判断
1．当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流．(×)
2．穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关．(√)
3．电路中磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流．(×)
4．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反．(×)
5．楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向，二者没什么区别．(×)
6．回路不闭合时，穿过回路的磁通量发生变化也会产生“阻碍”作用．(×)
二、经典小题速练
1.(人教版选择性必修第二册P25例题1改编)如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路．通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件，关于该实验下列说法正确的是(　　)
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流
C．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流
D．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
解析：D　闭合S的瞬间，穿过B的磁通量没有变化，G中无感应电流，A、B两项错误；当闭合S后，若R增大，则A中电流减小，由右手螺旋定则知，穿过B的磁通量向下且减小，由楞次定律知G中电流方向为b→a，C项错误，D项正确．
2.(鲁科版选择性必修第二册P33T4)某人拟运用电磁感应的知识，通过实验寻找磁单极子．该实验仪器的主要部分是由超导体制成的如图所示的线圈．若有一磁单极子从上往下穿过超导线圈，则在超导线圈中将产生感应电流．关于感应电流方向，下列说法正确的是(　　)
A．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流的方向要变化
B．N磁单极子与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流的方向相同
C．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流的方向不变
D．磁单极子穿过超导线圈的过程中，从上向下看，线圈中感应电流的方向始终为顺时针
解析：C　若N磁单极子穿过超导线圈的过程中，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈中磁通量增加，且磁场方向从上向下，所以由楞次定律可知，感应磁场方向是从下向上，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向为逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈中磁通量减小，且磁场方向从下向上，所以由楞次定律可知，感应磁场方向是从下向上，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向为逆时针．因此线圈中产生的感应电流方向不变．若是S磁单极子穿过超导线圈，由楞次定律可得出：靠近线圈时，感应磁场方向是从上向下，则感应电流方向为顺时针；当远离时，感应电流方向也是顺时针．故A、B、D错误．由上述分析可知，磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向不变，故C正确．
3．(人教版选择性必修第二册P43T1改编)如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是(　　)
A．螺线管中不会产生感应电流
B．螺线管中会产生感应电流
C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
解析：B　当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确．




命题点一　电磁感应现象的理解和判断(自主学习)
[核心整合]
1．判断感应电流有无的方法

2．判断磁通量是否变化的方法
(1)根据公式Φ＝BSsin θ(θ为B与S间的夹角)判断．
(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断．
3．产生感应电流的三种常见情况

[题组突破]
1．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的是(　　 )

A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
解析：A　开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使穿过线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，C、D错误．
2.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)
A．ΔΦ1>ΔΦ2　　　　 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(从原来面穿过为正，则后来从另一面穿过为负)．故正确选项为C.
3．(感应电流有无的判断)下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是(　　)

解析：A　开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C不符合题意；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割磁感线，与外电路构成闭合回路，产生感应电流，故D不符合题意．

穿过闭合电路的磁通量发生变化的四种情况
(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化．
(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化．
(3)线圈面积S变化，磁感应强度B也变化，它们的乘积BS发生变化．
(4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化．
命题点二　楞次定律和右手定则(师生互动)
[核心整合]
1．楞次定律中“阻碍”的含义

2．判断感应电流方向的两种方法
方法一　用楞次定律判断

方法二　用右手定则判断

该方法适用于切割磁感线产生的感应电流．判断时注意掌心、拇指、四指的方向：
(1)掌心——磁感线垂直穿入；
(2)拇指——指向导体运动的方向；
(3)四指——指向感应电流的方向．
　如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　 )
A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向
C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向
D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向
【思维导引】　解此题的关键是找到磁通量变化的原因：
(1)金属杆PQ突然向右运动引起PQRS回路面积变化，PQRS中磁通量变化产生感应电流，而感应电流又影响T中磁通量变化，故采用楞次定律判断感应电流方向．
(2)金属棒PQ的运动切割磁感线，也可以应用右手定则判断感应电流的方向．
解析：D　金属杆PQ向右运动，穿过PQRS的磁通量增加，由楞次定律可知，PQRS中产生逆时针方向的电流．这时PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，故金属框T中的磁通量减少，依据楞次定律可知，T中产生顺时针方向的感应电流．故只有D项正确．
[题组突破]
1.(应用楞次定律判断感应电流的方向)(2020·江苏卷)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(　　)
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
解析：B　当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理，当同时减小B1增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误．
2．(用右手定则判断感应电流的方向)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情境，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)

解析：A　ab棒顺时针转动，运用右手定则，磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b，故A项正确；ab棒向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知ab棒上的感应电流方向为b→a，故B项错误；导体框向右运动出磁场穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→d，则导体ab上的感应电流方向为b→a，故C错误；ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D项错误．
命题点三　楞次定律推论的应用(多维探究)
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因．列表说明如下：
内容
例证
阻碍原磁通量变化——“增反减同”

阻碍相对运动——“来拒去留”

使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”


第1维度：增反减同……………………………………
　如图所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N极朝上，S极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触．关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是(　　)
A．总是顺时针
B．总是逆时针
C．先顺时针后逆时针
D．先逆时针后顺时针
解析：C　磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，则导体环中，先是向上的磁通量增加，磁铁中点到达圆环所在平面后，向上的磁通量减少，根据楞次定律可知，产生的感应电流方向先顺时针后逆时针，选项C正确．




第2维度：来拒去留……………………………………
　如图所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上．当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动．则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是(　　)
A．FN先大于mg，后小于mg
B．FN一直大于mg
C．Ff先向左，后向右
D．线圈中的电流方向始终不变
解析：A　根据“来拒去留”的原理，磁铁靠近线圈时受到斜向上的斥力，由牛顿第三定律知，线圈受到斜向下的斥力．故它受到的支持力FN大于重力mg，磁铁远离线圈时受到斜向下的引力作用，线圈受到斜向上的引力，支持力FN小于重力mg，故A正确，B错误；整个过程磁铁对线圈的作用力都有向右的分量，即线圈有向右运动的趋势，摩擦力的方向始终向左，C错误；由于线圈中的磁通量先变大后变小，方向不变，故线圈中电流前后方向相反，D错误．
第3维度：增缩减扩……………………………………
　如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　)
A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大
B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小
C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
解析：B　使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律可知，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确．
命题点四　三定则、一定律的综合应用(师生互动)
[核心整合]
1．规律比较
名称
基本现象
因果关系
应用的定则或定律
电流的磁效应
运动电荷、电流产生磁场
因电生磁
安培定则
洛伦兹力、安培力
磁场对运动电荷、电流有作用力
因电受力
左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
因动生电
右手定则
闭合回路磁通量变化
因磁生电
楞次定律
2.相互联系
(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则．
(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论来确定．
　如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则(　　 )
A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大
D．螺线管产生的磁场，A端为N极
解析：C　金属棒ab向右运动切割磁感线，根据右手定则判断感应电流方向由b→a，再根据左手定则判断棒所受安培力水平向左，故A、B错误；ab的速度越大，感应电流越大，所受安培力就越大，C正确；根据安培定则可判定螺线管的B端为N极，A端为S极，D错误．

左、右手定则巧区分
(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动而电”——用右手．
(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手．
[题组突破]
1.(楞次定律、安培定则的应用)如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时(　　)
A．AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
解析：C　根据安培定则可知线圈所在处的磁场方向垂直纸面向里，若直导线中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律得到线圈中感应电流方向为逆时针方向，根据左手定则可知线圈中各边所受安培力方向均指向线圈内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大，远离导线磁场弱，则安培力较小，线圈离开AB直导线，即向右摆动．反之产生顺时针方向的电流，向左摆动．故C正确．
2.(楞次定律及左手定则的应用)(多选)创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》如图所示．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置．当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是(　　)
A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)
B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动
C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动
D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止
解析：AB　P向右摆动的过程中，线框中的磁通量减少，根据楞次定律，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，选项A正确．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)，Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看)，Q线圈下侧将受到向右的安培力作用，所以Q也会向右摆动，选项B正确，C错误．若用手左右摆动Q，线圈Q切割磁感线产生感应电动势，在P线圈中将产生感应电流，受到安培力作用，由左手定则可判断出P将摆动，不会保持静止，选项D错误．

素养培优30　利用程序法和逆向推理法分析二次感应问题
方法一　程序法(正向推理法)

　(多选)如图所示装置中，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　 )

A．向右匀速运动　　　　 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
解析：BD　ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A错误；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理可得C错误，D正确．
方法二　逆向推理法

　(多选)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 B．向左加速运动
C．向右减速运动 D．向左减速运动
解析：BC　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MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动．
在二次感应现象中，“程序法”和“逆向推理法”的选择

(1)如果要判断二次感应后的现象或结果，选择程序法．
(2)如果已知二次感应后的结果，要判断导体棒的运动情况或磁场的变化，需选择逆向推理法．
限时规范训练
[基础巩固]
1．如图甲所示，在光滑水平面上，使电路abcd的ad端加上如图乙所示的交变电压，a点电势高于d点电势时电压u为正值，电路abcd所围区域内还有一弹性导线框MNPQ置于光滑水平面上，以下说法不正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　乙
A．t1时刻，线框MNPQ中的感应电流为零
B．t2时刻，电路abcd对线框MN边的安培力为零
C．t3时刻，线框MNPQ中的感应电流沿顺时针方向
D．t2～t3时间内，线框MNPQ的面积会变大
解析：D　本题考查平行导线磁场中的电磁感应现象．由题图可知，t1时刻，电压最大，其变化率为零，所以线框MNPQ中的感应电流为零，A正确，不符合题意；t2时刻，线框MNPQ中的感应电流最大，但是电路中电流为零，其产生的磁场也为零，则电路abcd对线框MN边的安培力为零，B正确，不符合题意；t3时刻，由右手定则可知，电路abcd产生的磁场方向垂直水平面向上，并且磁通量增大，由楞次定律及右手定则可知，线框MNPQ中的感应电流沿顺时针方向，C正确，不符合题意；t2～t3时间内，电路中的电流增大，穿过线框MNPQ的磁通量增大，由楞次定律推论可知，线框MNPQ的面积会变小，D错误，符合题意．
2．航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现．电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去．在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是(　　)

A．从左侧看，环中感应电流沿逆时针方向
B．金属环的面积有收缩的趋势
C．电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射
D．若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动
解析：B　本题考查楞次定律及其推论的应用．根据楞次定律和右手定则可知，从左侧看，金属环中产生沿顺时针方向的感应电流，故A错误；根据楞次定律可知，穿过金属环的磁通量增大，因此金属环会收缩面积阻碍磁通量增大的趋势，故B正确；当电池正负极调换后，通过“来拒去留”的方法判断，金属环也可以向左弹射，故C错误；若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误．
3.如图所示，导线MON在中点O弯折成一定角度，OO′为其角平分线，在导线MON内通以恒定电流I，由均匀导线制成的正方形小线框L的中线与OO′重合，则能在L中产生感应电流的办法是(　　)
A．增大电流I
B．将L沿OO′向右匀速移动
C．将L沿OO′向右加速移动
D．将L向上快速移动
解析：D　本题考查通电导线周围的磁场分布、产生感应电流的条件．根据右手螺旋定则可知，穿过正方形线框的磁通量矢量和为零，增大电流，磁通量不变，A错误；将线框沿OO′向右运动，穿过正方形线框的磁通量变化始终为零，无感应电流产生，B、C错误；将L向上快速移动，穿过正方形线框的磁通量发生变化，会有感应电流产生，D正确．
4.如图所示，在粗糙绝缘水平面上，固定两条相互平行的直导线，导线中通有大小和方向都相同的电流，在两条导线的中间位置放置一正方形线框，导线、线框均关于虚线对称，当导线中电流发生变化时，线框始终静止．已知导线周围某点的磁感应强度与导线中的电流大小成正比，与到导线的距离成反比．则下列对导线中电流变化后线框所受摩擦力的方向的判断正确的是(　　)
A．a、b中电流同步增加，摩擦力方向向左
B．a、b中电流同步减小，摩擦力方向向左
C．a中电流减小，b中电流增大，摩擦力方向向右
D．a中电流减小，b中电流不变，摩擦力方向向左
解析：C　本题考查楞次定律的应用．a、b两导线中间部分的磁场的磁感应强度大小分布关于虚线对称，磁场方向相反，当a、b导线中的电流同步增大或减小时，正方形导线框中的磁通量不变，线框所受摩擦力为0，A、B错误；a中电流减小、b中电流增大时，磁感应强度为0处向a导线移动，线框内的磁通量垂直纸面向外增大，根据楞次定律可知，线框有向左运动的趋势，所受摩擦力方向向右，同理可知，a中电流减小，b中电流不变时，线框所受摩擦力方向也向右，C正确，D错误．
5．为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)．当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口，若俯视轨道平面磁场垂直地面向下(如图乙所示)．则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向(　　)

A．始终沿逆时针方向
B．先沿逆时针，再沿顺时针方向
C．先沿顺时针，再沿逆时针方向
D．始终沿顺时针方向
解析：B　列车通过线圈时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知线圈中产生的电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，选项B正确．
[能力提升]
6.如图所示，CD为上下两匀强磁场的理想边界，初始时，两匀强磁场的磁感应强度均为B0，方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界CD重合，AB与CD相互垂直且均过圆心．下列说法正确的是(　　)
A．同时以相同变化率增大上下磁场的磁感应强度，圆环中无感应电流
B．沿AB把左侧金属圆环折90°，穿过圆环的磁通量是初始时的一半
C．沿AB把左侧金属圆环折90°，只增大上部分磁场磁感应强度，圆环中无感应电流
D．沿CD把下侧金属圆环折90°，只增大上部分磁场磁感应强度，圆环中有感应电流
解析：AD　本题考查感应电流的产生条件．初始时，穿过圆环的磁通量和为零，同时以相同变化率增大上下磁场的磁感应强度，穿过圆环的磁通量依然为零，磁通量不变，圆环中无感应电流，A正确；沿AB把左侧金属圆环折90°，穿过圆环的磁通量仍为零，B错误；沿AB把左侧金属圆环折90°，只增大上部分磁场磁感应强度，穿过圆环向里的磁通量变大，圆环中有感应电流，C错误；沿CD把下侧金属圆环折90°，穿过圆环的磁通量向里，只增大上部分磁场磁感应强度，穿过圆环的磁通量增加，圆环中有感应电流，D正确．
7．(2021·河南高三六校联考)如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极向下．将磁铁托起到某一高度(弹簧处于压缩状态)后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如果在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环(如右图所示)，仍将磁铁托起到同一高度后放开，磁铁就会很快地停下来．针对这个现象下列解释正确的是(　　)
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
C．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流
D．金属圆环的制作材料一定不是铝，因为磁铁对铝不会产生力的作用
解析：C　由楞次定律，线圈中产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力，时而体现斥力，导致电流做功，从而使系统的机械能转化为内能，故A错误；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B错误；磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，故C正确；金属圆环的制作材料可以是铝，只要是金属，就会产生感应电流，出现安培力，故D错误．
8.如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向左滑动，则ab棒和cd棒的运动情况是(　　)
A．ab棒向左运动，cd向右运动
B．ab棒向右运动，cd向左运动
C．ab棒和cd棒都向右运动
D．ab棒和cd棒保持静止
解析：A　由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑片向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律及安培定则知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动．只有A项正确．
9.如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　)
A．线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量减小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大
解析：D　当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，选项B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项D正确，A、C错误．
10.(2021·铁岭模拟)(多选)磁悬浮高速列车在我国上海已投入运行数年．如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环．将超导圆环B水平放在磁铁A上方，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则(　　)
A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失
B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在
C．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看)
D．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向(从上往下看)
解析：BC　在B放入磁场的过程中，穿过B的磁通量增加，B中将产生感应电流，因为B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故A错误，B正确；若A的N极朝上，在B放入磁场的过程中，穿过B向上的磁通量增加，根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针方向，C正确，D错误．
11.如图所示，左侧闭合电路中的电流大小为I1，ab为一段长直导线；右侧平行金属导轨的左端连接有与ab平行的长直导线cd，在远离cd导线的右侧空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，在磁场区域放置垂直于导轨且与导轨接触良好的导体棒MN，当导体棒沿导轨匀速运动时，可在cd上产生大小为I2的感应电流．已知I1＞I2，不计匀强磁场对导线ab和cd的作用，用f1和f2分别表示导线cd对ab的安培力大小和ab对cd的安培力大小．下列说法中正确的是(　　)
A．若MN向左运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2
B．若MN向右运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＝f2
C．若MN向左运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＞f2
D．若MN向右运动，则ab与cd两导线相互吸引，f1＞f2
解析：B　导体棒MN向左运动时，由右手定则可判断，cd中的感应电流由d到c，而ab中的电流是由a到b的，即ab、cd中电流方向相反，则两导线相互排斥，故选项A、C错误；MN向右运动时，由右手定则可判断，cd中的感应电流由c到d，而ab中的电流是由a到b的，故两导线相互吸引，根据牛顿第三定律，可知这两个力大小相等，故选项B正确，D错误．