第十二章电磁感应第61课时电磁感应现象楞次定律2025高考物理二轮专题

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每年高考考生入场时，监考老师都要用金属探测器对考生进行安检，当探测器靠近金属物体时，报警器就会发出警报。
判断下列说法的正误：（1）探测器靠近非金属物体时不发生报警现象。（　√　）
（2）探测器靠近金属物体报警是利用了静电感应现象。（　×　）
（3）探测器靠近金属物体和远离金属物体时产生的感应电流方向 不同。（　√　）
考点一　电磁感应现象及感应电流方向的判断　[素养自修类]1. 产生感应电流的条件的两种表述（1）闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中产 生感应电流。（2）穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合电路中产生感 应电流。
2. 判断感应电流方向的两种方法（1）用楞次定律判断
（2）用右手定则判断该方法适用于导体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。
1. 【感应电流方向的判断】（2023·海南高考6题）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化 为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针 （俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（　　）
解析：　埋在地下的线圈1、2通顺时针（俯视）方向的电流，则 根据右手定则可知，线圈1、2产生的磁场方向竖直向下，A错误； 汽车进入线圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定 律可知产生感应电流方向为adcb（逆时针），B错误；汽车离开线 圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量减小，根据楞次定律可知产生 感应电流方向为abcd（顺时针），C正确；汽车进入线圈2过程中， 穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向 为adcb（逆时针），再根据左手定则，可知汽车受到的安培力方向 与速度方向相反，D错误。
2. 【感应电流有无的判断】法拉第“磁生电”这一伟大的发现，引领人类进入了电气时代。关 于下列实验说法正确的是（　　 ）
解析：　题图甲中条形磁体插入螺线管中静止不动时，螺线管内 磁通量保持不变，则无感应电流，A错误；题图乙中无论滑动变阻 器滑片怎么移动，线圈b内的电流都会变化，则线圈b产生的磁场都 会变化，导致线圈a中的磁通量变化，线圈a中会产生感应电流，B 正确；题图丙中闭合开关和断开开关都会使螺线管B的磁通量发生 变化，螺线管B中会产生感应电流，电流计指针都会发生偏转，C错 误；当导体棒的运动方向与磁场方向平行时，导体棒不切割磁感 线，则无感应电流产生，D错误。
考点二　楞次定律推论的应用　[多维探究类]　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。根据引起感应电流的情境，常见以下四种具体 推论：
考法一　“增反减同”
【典例1】　如图所示，两个半径不同但同圆心的圆形导线环A、B位 于同一平面内，A环的半径大于B环的半径，已知在t＝0到 t＝t1的时间 间隔内，当A环中的电流iA发生某种变化，B环中的感应电流总是沿顺 时针方向，且B环总有扩张的趋势。设A环中电流iA的正方向与图中箭 头所示的方向相同，则iA随时间t变化的图线可能是（　　 ）
解析：A项中，A环中顺时针方向的电流减小，导致B环中指向纸内的 磁通量减小，根据楞次定律知，B环中感应电流产生的磁场将阻碍磁 通量减小，产生顺时针方向感应电流，两环相吸，B环有扩张的趋 势，A正确；B项中，A环中逆时针方向的电流减小，导致B环中指向 纸外的磁通量减小，根据楞次定律，可知B环中产生逆时针方向电 流，两环相吸，B环有扩张的趋势，B错误；C项中，A环中顺时针方 向的电流增大，导致B环中指向纸内的磁通量增大，根据楞次定律， 可知B环将产生逆时针方向的电流，两环相斥，B环有收缩的趋势，C 错误；D项中，A环中逆时针方向的电流增大，导致B环中指向纸外的磁通量增大，根据楞次定律，可知B环中产生顺时针方向电流，两环相斥，B环有收缩的趋势，D错误。
考法二　“来拒去留”【典例2】　（多选）如图所示，在一固定、水平放置的铝环上方， 有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在地面上。磁铁下落过程中从铝环中心穿过铝环，而不与铝环接触。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　 ）
解析：由题图可知，在磁铁下落过程中，穿过铝环的磁场方向向下， 在磁铁靠近铝环时，穿过铝环的磁通量变大，在磁铁远离铝环时穿过 铝环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，铝环中的感应电 流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A正确；根据楞次定律的推论 “来拒去留”原则，可判断磁铁在下落过程中，受铝环对它的作用力 始终竖直向上，但当磁铁的中心与铝环在同一个平面内时，穿过铝环 的磁通量最大，磁通量的变化率为0，此时铝环内没有感应
考法三　“增缩减扩”【典例3】　如图所示，圆环形导线圈a平放在水平桌面上，在线圈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（　　 ）
解析：当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管b中的电流将增大， 使穿过线圈a的磁通量变大，故选项B错误；由楞次定律可知，线圈a 中将产生逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离 螺线管b的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故选项A、C错 误，D正确。
考点三　“三定则、一定律”的综合问题　[互动共研类]“三定则、一定律”的比较
【典例4】　（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，PQ、MN均处在竖直向下的匀强磁场中， 当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能 是（　　 ）
1. 【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（　　 ）
解析：　P向右摆动的过程中，线圈中的磁通量减少，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，P将受到安培力作用摆动，不会保持静 止，选项D错误。
2. 【“三定则、一定律”的综合】如图所示，金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中，其中央和边 缘各引出一根导线与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的 线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，导轨上有一根金属棒ab 处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　 ）
解析：　当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电 流，那么穿过线圈B的磁通量不变，线圈B中不产生感应电动 势，则a点的电势等于b点的电势，故A错误；由右手定则可知， 圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产 生的磁场方向向下且磁场增强，由楞次定律可知，线圈B中的感 应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向 由a→b，由左手定则可知，ab棒受到的安培力方向向左，ab棒 将向左运动，故B正确，C错误；
由右手定则可知，圆盘顺时针减速转动时，感应电流从圆心流向 边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场减弱，由楞次定律可知， 线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，B线圈的上 端相当于电源的负极，则a点的电势低于b点的电势，故D错误。
巧学 妙解 应用
考点一　电磁感应现象及感应电流方向的判断
1. 如图所示为新型交通信号灯原理简图，在交通信号灯前方路面埋设通电线圈，这个包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接，当车辆通过线圈上方的路面时，会引起线圈中电流的变化，系统根据电流变化的情况确定信号灯亮的时间长短，下列判断正确的是（　　 ）
解析：　车辆上有很多金属部件，当这些金属部件经过通电线圈 时，使线圈中的磁场发生变化，所以车辆经过线圈时有感应电流产 生，故A正确；车辆通过线圈时，线圈激发的磁场变化，故B错 误；如果线圈断了，没有闭合回路，系统不能检测到车辆通过的电 流信息，故C错误；线圈本身就是通电线圈，线圈中的电流不是车 辆通过线圈时发生电磁感应引起的，车辆经过线圈上方会发生电磁 感应现象，会引起线圈中的电流发生变化，故D错误。
2. （多选）如图所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑 动，下列说法正确的是（　　）
解析：　由右手定则可判断，当AB向左运动时，AB中感应电流 方向为A到B，当AB向右运动时，AB中感应电流方向为B到A，A正 确，B错误；当CD向左运动时，CD中的感应电流方向为C到D，AB 中的感应电流方向为A到B，当CD向右移动时，AB中感应电流方向 为B到A，C正确，D错误。
考点二　楞次定律推论的应用
3. （2020·江苏高考3题）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（　　）
解析：　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错误。
4. （多选）如图所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两 根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形 磁铁从高处下落接近回路时（　　 ）
解析：　方法一　根据楞次定律的另一表述“感应电流的效果 总是要阻碍产生感应电流的原因”，题中“原因”是回路中磁通量 的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增 加。所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A、D正 确，B、C错误。
方法二　设磁铁下端为N极，根据楞次定律可判断出P、 Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断 P、Q所受安培力的方向，可见P、Q将相互靠拢。由于 回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁 将受到向上的反作用力，从而使加速度小于g。当磁铁 下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选 项A、D正确，B、C错误。
5. （多选）如图所示，条形磁铁挂在轻弹簧下端，磁铁穿过固定的水 平闭合金属环。向下拉动磁铁放手后磁铁会上下振动一段时间，下 列说法正确的是（　　 ）
解析：　磁铁的中点向下靠近线圈平面的过程中，穿过线圈的 磁通量方向向上且逐渐增大，根据楞次定律知俯视看线圈中感应电 流方向应该是顺时针的，故A正确。由楞次定律和牛顿第三定律可 知，磁铁受到的磁场力总是阻碍磁铁的运动，所以磁铁向下运动 时，受到的磁场力向上，线圈受到的磁场力向下，故B错误。由楞 次定律和牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力总是阻碍磁铁的运 动。当磁铁向上运动且弹簧处于原长时，磁铁受到向下的重力，同 时受到向下的安培力，所以加速度不小于g；当磁铁向下运动且弹 簧处于原长时，磁铁受到向下的重力，同时受到向上的安培力，所 以加速度小于g，故C正确，D错误。
考点三　“三定则、一定律”的综合问题6. 如图所示，导线AB与CD平行。若电流从a端流入时，电流表指针左 偏，下列说法正确的是（　　 ）
解析：　断开开关瞬间，导线CD与电流表形成的闭合回路的磁通 量（穿过纸面向外）会减小，根据楞次定律可知，此时产生的感应 电流方向为逆时针方向，即电流从b端流入，电流表指针右偏，故A 正确；闭合开关瞬间，导线AB通过向右的电流，则根据安培定则可 知，导线CD与电流表形成的回路中会产生一个垂直纸面向外的磁 场，根据楞次定律可知，此时产生的感应电流方向为顺时针方向， 即电流从a端流入，电流表指针左偏，故B错误；由于题图中电源为 直流电，所以闭合开关后，穿过导线CD与电流表形成的闭合回路 的磁通量不会发生变化，则电流表不会有示数，故C错误；
闭合开关后，若滑动变阻器的滑片向右移动，则电路中的电流减小， 导线AB产生的磁场减弱，穿过导线CD与电流表形成的闭合回路的磁 通量会减小，根据楞次定律可知，此时产生的感应电流方向为逆时针 方向，即电流从b端流入，电流表指针右偏，故D错误。
7. （多选）如图所示，两条水平光滑金属导轨固定在电磁铁两磁极之 间，导轨两端a、b断开，金属杆L垂直导轨放置。闭合开关S，下列 判断正确的是（　　 ）
解析：　闭合开关S，根据安培定则可知，电磁铁两磁极之间的 磁场方向向下，故A正确；根据右手定则可知，若给金属杆向左的 初速度，则a点电势低于b点，故B错误；若a、b间接导线，向下移 动滑片P，则螺线管中的电流变大，磁场增强，由于穿过闭合回路 的磁通量增加，由楞次定律可知，金属杆向左运动，故C正确；若 a、b间接直流电源，a接正极、b接负极，由左手定则可知，金属杆 向右运动，故D错误。
8. 如图甲所示，金属圆环和“ ”形金属线框相互靠近固定在水 平面上，金属棒AB放在线框上，给圆环a、b端接上如图乙所示的余 弦式交变电流，以图甲中电流方向为正方向，金属棒AB始终保持静 止，则下列判断正确的是（　　 ）
解析：　0～t1时间内，根据安培定则可知，右侧闭合回路中穿过 纸面向外的磁通量减小且减小得越来越快，根据楞次定律和安培定 则可知，AB棒中的感应电流方向为B→A，根据左手定则，AB棒受 到的安培力向右，则其受到的摩擦力向左，故A正确，B错误；t2～ t3时间内，根据安培定则可知，右侧闭合回路中先是穿过纸面向里 的磁通量减小，再是穿过纸面向外的磁通量增大，根据楞次定律和 安培定则可知，AB棒中的感应电流方向一直为A→B，故C错误；t1时刻圆环中电流为零，在AB棒处产生的磁场强度为零，则AB棒受到 的安培力为零，t2时刻圆环中电流变化率为零，则穿过闭合回路的磁 通量变化率为零，则闭合回路中的感应电流为零，AB棒受到的安培力 也为零，故D错误。
9. 如图所示，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（　　 ）
解析：　金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有 沿逆时针方向的感应电流，由于感应电流产生的磁场与原磁场方向 相反，则穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小，由楞次定律可 知，T中有沿顺时针方向的感应电流，故D正确。
10. （多选）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（　　 ）
解析：　若A带正电，顺时针转动产生顺时针方向的电流，A内 磁场方向垂直纸面向里，当转速增大时，穿过B的磁通量增加，B 中产生感应电流，根据楞次定律（增反减同）可知，B中产生逆时 针方向的电流，A错误，B正确； 若A带负电，顺时针转动产生逆 时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，当转速减小时，穿 过B的磁通量减少，B中产生感应电流，根据楞次定律（增反减 同）可知，B中产生逆时针方向的电流，C正确，D错误。
11. 如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨，导 轨电阻不计，导轨上金属杆ab与导轨接触良好。磁感线垂直导轨 平面向上（俯视图），导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使 置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法可 行的是（　　 ）
解析：　ab匀速向右运动，匀速向右切割磁感线，在M中产生顺 时针方向的恒定感应电流，形成的磁场恒定，不会使N产生感应电 流，A错误；当ab加速向右运动时，M中产生顺时针方向的感应电 流且在增大，在M内形成垂直纸面向里的磁场且磁通量增大，由 楞次定律可知，N中会产生逆时针方向的感应电流，B错误；ab不 动而突然撤去磁场，使M中产生逆时针方向的感应电流，M中形成 垂直纸面向外的磁场，导致穿过N的磁通量增大，由楞次定律可 知，N中会产生顺时针方向的电流，C正确；同理可知，当ab不动 而突然增强磁场时N中会产生逆时针方向的感应电流，D错误。
12. 如图，在竖直方向上的两个匀强磁场B1和B2中，各放入一个完全 一样的水平金属圆盘a和b，它们可绕竖直轴自由转动。用导线将a 盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连。从上向下看，当 a盘顺时针转动时（　　 ）
解析：　若B1、B2都竖直向上，从上向下看，当a盘顺时针转动 时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a'→O→b'→O'→a'，b盘 电流为b'→O'，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向（俯 视）转动；若B1、B2都竖直向下，从上向下看，当a盘顺时针转动 时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a'→O'→b'→O，b盘 电流为O'→b'，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向（俯 视）转动；
若B1向上，B2向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a'→O→b'→O'→a'，b盘电流为b'→O'，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向（俯视）转动；若B1向下，B2向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a'→O'→b'→O，b盘电流为O'→b'，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向（俯视）转动，A、B、D错误，C正确。