電磁感應和楞次定律電磁感應和楞次定律小故事2025高中物理同步課程電磁感應小故事法拉第(MichaelFaraday,1791～1867年)，英國家、化學家。1791年9月22日生于倫敦。父親是鐵匠，母親識字不多，法拉第從小生長在貧苦的家庭中，不可能受到較多的教育。9歲時，父親去世了。法拉第不得不去文具店當學徒。1805年到書店當圖書裝訂工，這使他有機會接觸到各類書籍。每當他接觸到有趣的書籍時就貪婪地讀起來，尤其是百科全書和有關電的書本，簡直使他著了迷。繁重的體力勞動，無知和貧窮，都沒有能阻擋法拉第向科學進軍。有一次，法拉第去聽著名科學家戴維的講座，他認真地記筆記，并把它裝成精美的書冊。然后把這本筆記本和一封毛遂自薦的信于1812年圣誕節前夕，一起寄給戴維。在戴維的介紹下，法拉第終于進入皇家學院實驗室并當了他的助手。法拉第在實驗室工作半年后，隨戴維去歐洲旅行。對法拉第來說，這次旅行相當于上了“社會大學”，他結識了許多科學家，如蓋·呂薩克、安培等，還學到許多科學知識，大開眼界。法拉第回國后，發揮出驚人的才干，不斷取得成果。1821年他任皇家學院實驗室總監。1824年被選為皇家學會會員。1825年接替戴維任實驗室主任。1846年法拉第榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1831年法拉第發現電磁感應現象，這在物理學上起了重大的作用。1834年他研究電流通過溶液時產生的化學變化，提出了法拉第電解定律。法拉第不計較名譽地位，更不計較錢財。他拒絕了制造商的高價聘請，謝絕了大家提名他為皇家學會會長和維多利亞女皇準備授與他的爵位，終身在皇家學院實驗室工作，甘愿當個平民邁克爾·法拉第。1867年8月25日法拉第與世長辭。課堂探究一、電磁感應現象課堂探究1．電磁感應現象當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，電路中有感應電流產生的現象．2．產生感應電流的條件及情形(1)條件①電路閉合．②磁通量發生變化，即ΔΦ≠0.(2)情形①閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動．②穿過閉合電路的磁通量發生變化．3．產生電磁感應現象的實質穿過電路的磁通量發生變化，電路中就會產生感應電動勢．如果電路閉合，則有感應電流；如果電路不閉合，則只有感應電動勢而無感應電流．基礎演練基礎演練1．關于產生感應電流的條件，以下說法中正確的是()A．閉合電路在磁場中運動，閉合電路中就一定會有感應電流B．閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，閉合電路中一定會有感應電流C．穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間，閉合電路中一定不會產生感應電流D．無論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生了變化，閉合電路中一定會有感應電流2．下圖中能產生感應電流的是()3.如圖所示的金屬圓環放在勻強磁場中，將它從磁場中勻速拉出來，下列說法正確的是()A．向左拉出和向右拉出，其感應電流方向相反B．不管從什么方向拉出，金屬圓環中的感應電流方向總是順時針C．不管從什么方向拉出，環中的感應電流方向總是逆時針D．在此過程中感應電流大小不變4.如圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d5.在一根較長的鐵釘上，用漆包線繞上兩個線圈A、B，將線圈B的兩端接在一起，并把CD段直漆包線沿南北方向放置在靜止的小磁針的上方，如圖所示．下列判斷正確的是()A．開關閉合時，小磁針不發生轉動B．開關閉合時，小磁針的N極垂直紙面向里轉動C．開關斷開時，小磁針的N極垂直紙面向里轉動D．開關斷開時，小磁針的N極垂直紙面向外轉動課堂探究eq\a\vs4\al(對電磁感應現象的理解及判斷)課堂探究1．發生電磁感應現象的條件穿過電路的磁通量發生變化．2．磁通量變化的常見情況變化情形舉例磁通量變化量磁場變化永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內電流發生變化ΔΦ＝ΔB·S有效面積變化回路面積變化閉合線圈的部分導線做切割磁感線運動，如圖ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場夾角變化線圈在磁場中轉動，如圖例一如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路中產生感應電流的是()A．ab向右運動，同時使θ減小B．磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°＜0＜90°)感應電流能否產生的判斷思路例二：如圖所示為當年法拉第實驗裝置示意圖，兩個線圈分別繞在一個鐵環上，線圈A接直流電源，線圈B接靈敏電流表，下列哪種情況能使線圈B中產生感應電流()A．將開關S接通或斷開的瞬間B．開關S接通一段時間之后C．開關S接通后，改變滑動變阻器滑動頭的位置時D．拿走鐵環，再做這個實驗，開關S接通或斷開的瞬間基礎演練基礎演練1．如圖1所示，通電直導線下邊有一個矩形線框，線框平面與直導線共面．若使線框逐漸遠離(平動)通電導線，則穿過線框的磁通量將()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．保持不變 D．不能確定2．下列情況中都是線框在磁場中切割磁感線運動，其中線框中有感應電流的是()3．某磁場磁感線如圖2所示，有一銅線圈自圖示A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中感應電流的方向是()圖2A．始終順時針 B．始終逆時針C．先順時針再逆時針 D．先逆時針再順時針圖34．如圖3所示，導線框abcd與通電直導線在同一平面內，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則()A．線框中有感應電流，且按順時針方向B．線框中有感應電流，且按逆時針方向C．線框中有感應電流，但方向難以判斷D．由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流圖45．如圖4所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉動，磁鐵如圖示方向轉動時，線圈的運動情況是()A．俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速小于磁鐵轉速D．線圈靜止不動6．如圖5所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．P、Q將相互靠攏B．P、Q將相互遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g課堂探究課堂探究二、楞次定律【觀察與思考】【討論與交流】例題講解例題講解例一、某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律，當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表的感應電流方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b感應電流方向的判斷方法方法一：右手定則(適用于部分導體切割磁感線)方法二：楞次定律楞次定律的應用步驟(“程序法”)可以用下面的方框圖加以概括：2．程序法解題的一般思路及注意事項在使用“程序法”處理問題時，需注意以下兩點：①根據題目類型制定一個嚴謹、簡潔的解題程序．②在分析和解決問題時，要嚴格按照解題程序進行，這樣可以規范解題過程、減少失誤、節約解題時間．例二、如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則()A．若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由a→b→d→cB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→aC．若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路電流為零D．若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd＞vab，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→aeq\a\vs4\al(楞次定律的拓展應用)對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對運動——“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”；(4)阻礙原電流的變化(自感現象)——“增反減同”．例三、如圖，一質量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環中穿過．現將環從位置Ⅰ釋放，環經過磁鐵到達位置Ⅱ.設環經過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則()A．FT1＞mg，FT2＞mgB．FT1＜mg，FT2＜mgC．FT1＞mg，FT2＜mgD．FT1＜mg，FT2＞mg例四、如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，當一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．P、Q將互相靠攏B．P、Q將互相遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g基礎演練基礎演練1.如圖所示，豎直放置的長直導線通以恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中不能使線框產生感應電流的是()A．導線中電流強度變大B．線框向右平動C．線框向下平動B．線框以ab邊為軸轉動2.兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如圖所示，線圈L的平面跟紙面平行，現將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，則在平移過程中，線圈中的感應電流()A．沿順時針方向，且越來越小B．沿逆時針方向，且越來越大C．始終為零D．先順時針，后逆時針3.如圖所示，光滑絕緣水平面上有一個靜止的小導體環，現在將一個條形磁鐵從導體環的右上方較高處向下移動，則在此過程中，關于導體環的運動方向以及導體環中的電流方向，下列說法中正確的是()A．導體環向左運動；從上向下看，電流方向是順時針方向B．導體環向右運動；從上向下看，電流方向是順時針方向C．導體環向右運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向D．導體環向左運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向4．如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動B．向左做減速運動C．向右做減速運動D．向右做加速運動5．(2012·北京理綜)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”．如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后、將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環．閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起．某同學另找來器材再探究此實驗．他連接好電路，經重復試驗，線圈上的套環均未動．對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數過多D．所用套環的材料與老師的不同6．(2010·課標全國·14)在電磁學的發展過程中，許多科學家做出了貢獻．下列說法正確的是()A．奧斯特發現了電流磁效應；法拉第發現了電磁感應現象B．麥克斯韋預言了電磁波；楞次用實驗證實了電磁波的存在C．庫侖發現了點電荷的相互作用規律；密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數值D．安培發現了磁場對運動電荷的作用規律；洛倫茲發現了磁場對電流的作用規律圖137．電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖13所示．現使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電圖148．直導線ab放在如圖14所示的水平導體框架上，構成一個閉合回路．長直導線cd和框架處在同一個平面內，且cd和ab平行，當cd中通有電流時，發現ab向左滑動．關于cd中的電流下列說法正確的是()A．電流肯定在增大，不論電流是什么方向B．電流肯定在減小，不論電流是什么方向C．電流大小恒定，方向由c到dD．電流大小恒定，方向由d到c9．(2011·宿遷模擬)如圖15所示是一種延時開關．S2閉合，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，將C線路接通．當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放，則()A．由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用B．由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用C．如果斷開B線圈的電鍵S2，無延時作用D．如果斷開B線圈的電鍵S2，延時將變長10．(2010·上海控江中學模擬)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環，線圈與電源、開關相連，如圖16所示．閉合開關的瞬間，鋁環跳起一定高度．保持開關閉合，下列現象正確的是()A．鋁環停留在這一高度，直到斷開開關鋁環回落B．鋁環不斷升高，直到斷開開關鋁環回落C．鋁環回落，斷開開關時鋁環又跳起D．鋁環回落，斷開開關時鋁環不再跳起圖1711．(2010·徐州市第三次模擬)如圖17所示，通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導軌MN和PQ之間，ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒，它們分別放在螺線管的左右兩側．保持開關閉合，最初兩金屬棒處于靜止狀態，當滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時，ab和cd棒的運動情況是()A．ab向左，cd向右 B．ab向右，cd向左C．ab，cd都向右運動 D．ab，cd都不動12．(2009·海南單科)一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環N，N可在木質圓柱上無摩擦移動．M連接在如圖18所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關．下列情況中，可觀測到N向左運動的是()A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時8．如圖19所示，在勻強磁場中放有兩條平行的銅導軌，它們與大導線圈M相連接．要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩導線圈共面放置)()A．向右勻速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向右加速運動13．如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動B．若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動C．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第4個線圈是不合格線圈14.在“研究電磁感應現象”的實驗中，首先按圖21(a)接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系．當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央．然后按圖(b)所示將電流表與副線圈B連成一個閉合回路，將原線圈A、電池、滑動變阻器和電鍵S串聯成另一個閉合電路．(1)S閉合后，將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中，電流表的指針將________偏轉．(2)線圈A放在B中不動時，指針將________偏轉．(3)線圈A放在B中不動，將滑動變阻器的滑片P向左滑動時，電流表指針將________偏轉．(選填“向左”、“向右”或“不”)15．如圖22所示，勻強磁場區域寬為d，一正方形線框abcd的邊長為l，且l>d，線框以速度v通過磁場區域，從線框進入到完全離開磁場的時間內，線框中沒有感應電流的時間是多少？16．如圖23所示是家庭用的“漏電保護器”的關鍵部分的原理圖，其中P是一個變壓器鐵芯，入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法，繞在鐵芯的一側作為原線圈，然后再接入戶內的用電器．Q是一個脫扣開關的控制部分(脫扣開關本身沒有畫出，它是串聯在本圖左邊的火線和零線上，開關斷開時，用戶的供電被切斷)，Q接在鐵芯另一側副線圈的兩端a、b之間，當a、b間沒有電壓時，Q使得脫扣開關閉合，當a、b間有電壓時，脫扣開關立即斷開，使用戶斷電．(1)用戶正常用電時，a、b之間有沒有電壓？為什么？(2)如果某人站在地面上，手誤觸火線而觸電，脫扣開關是否會斷開？為什么？17．現將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及電鍵按如圖1所示連接．下列說法中正確的是 ()圖1A．電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉B．線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉C．電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計指針靜止在中央零刻度D．電鍵閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計指針才能偏轉答案A解析電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起穿過線圈B的磁通量發生變化，從而使電流計指針偏轉，選項A正確；線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間，線圈B的磁通量會發生變化，電流計指針會偏轉，選項B錯誤；電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P無論勻速滑動還是加速滑動，都會導致線圈A的電流發生變化，使線圈B的磁通量變化，電流計指針都會發生偏轉，選項C、D錯誤．18．如圖2所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是 ()A．ab向右運動，同時使θ減小 圖2B．使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°<θ<90°)答案A解析設此時回路面積為S，據題意，磁通量Φ＝BScosθ，對A，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確．對B，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯誤．對C，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯誤．對D，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯誤．故只有A正確．19．如圖3所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質圓環．以下判斷中正確的是 ()A．釋放圓環，環下落時產生感應電流B．釋放圓環，環下落時無感應電流 圖3C．釋放圓環，環下落時環的機械能守恒D．釋放圓環，環下落時環的機械能不守恒答案BC解析由條形磁鐵磁場分布特點可知，穿過其中央位置正上方的圓環的合磁通量為零，所以在環下落的過程中，磁通量不變，沒有感應電流，圓環只受重力，則環下落時機械能守恒，故A、D錯誤，B、C正確．20．如圖4所示，閉合圓導線線圈放置在勻強磁場中，線圈平面與磁場平行，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩條直徑．試分析線圈做如下運動時，能產生感應電流的是 ()A．使線圈在紙面內平動B．使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動 圖4C．使線圈以ac為軸轉動D．使線圈以bd為軸轉動答案D解析使線圈在紙面內平動、沿垂直紙面方向向紙外平動或以ac為軸轉動，線圈中的磁通量始終為零，不變化，無感應電流產生；以bd為軸轉動時，線圈中的磁通量不斷變化，能產生感應電流，所以D選項正確．21．金屬環水平固定放置，現將一豎直的條形磁鐵，在圓環上方沿圓環軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過圓環的過程中，條形磁鐵與圓環 ()A．始終相互吸引B．始終相互排斥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解析磁鐵靠近圓環的過程中，穿過圓環的磁通量增加，根據楞次定律可知，感應電流的磁場阻礙穿過圓環的原磁通量的增加，與原磁場方向相反，如圖甲所示，二者之間是斥力；當磁鐵穿過圓環下降離開圓環時，穿過圓環的磁通量減少，根據楞次定律可知，感應電流的磁場阻礙穿過圓環的磁通量的減少，二者方向相同，如圖乙所示，磁鐵與圓環之間是引力．因此選項D正確．也可直接根據楞次定律中“阻礙”的含義推論：來則拒之，去則留之分析．磁鐵在圓環上方下落過程是靠近圓環．根據來則拒之，二者之間是斥力；當磁鐵穿過圓環后繼續下落過程是遠離圓環．根據去則留之，二者之間是引力．因此選項D正確．22.如圖5所示，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上．M與電源、開關、滑動變阻器相連，P為滑動變阻器的滑動觸頭，開關S處于閉合狀態，N與電阻R相連．下列說法正確的是 ()A．當P向右移動時，通過R的電流為b到aB．當P向右移動時，通過R的電流為a到b 圖5C．斷開S的瞬間，通過R的電流為b到aD．斷開S的瞬間，通過R的電流為a到b答案AD解析本題考查楞次定律．根據右手螺旋定則可知M線圈內磁場方向向左，當滑動變阻器的滑動觸頭P向右移動時，電阻減小，M線圈中電流增大，磁場增大，穿過N線圈內的磁通量增大，根據楞次定律可知N線圈中產生的感應電流通過R的方向為b到a，A正確，B錯誤；斷開S的瞬間，M線圈中的電流突然減小，穿過N線圈中的磁通量減小，根據楞次定律可知N線圈中產生的感應電流方向為a到b，C錯誤，D正確．23．如圖6所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上．當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈始終保持不動．則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是 () A．FN先大于mg，后小于mgB．FN一直大于mgC．Ff先向左，后向右D．Ff一直向左答案AD解析條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈中磁通量先增大后減小，由楞次定律中“來拒去留”關系可知A、D正確，B、C錯誤．24．如圖7所示，線圈由A位置開始下落，在磁場中受到的安培力如果總小于它的重力，則它在A、B、C、D四個位置(B、D位置恰好線圈有一半在磁場中)時，加速度關系為 ()A．aA>aB>aC>aDB．aA＝aC>aB>aDC．aA＝aC>aD>aB 圖7D．aA＝aC>aB＝aD答案B解析線圈在A、C位置時只受重力作用，加速度aA＝aC＝g.線圈在B、D位置時均受兩個力的作用，其中安培力向上，重力向下．由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小a＝g－eq\f(F,m)<g.又線圈在D點時速度大于B點速度，即FD>FB，所以aD<aB，因此加速度的關系為aA＝aC>aB>aD，選項B正確．25．如圖所示，圓環形導體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動變阻器的滑片P向上滑動，下面說法中正確的是 ()A．穿過線圈a的磁通量變大 B．線圈a有收縮的趨勢C．線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大答案C解析P向上滑動，回路電阻增大，電流減小，磁場減弱，穿過線圈a的磁通量變小，根據楞次定律，a環面積應增大，A、B錯；由于a環中磁通量減小，根據楞次定律知a環中感應電流應為俯視順時針方向，C對；由于a環中磁通量減小，根據楞次定律，a環有阻礙磁通量減小的趨勢，可知a環對水平桌面的壓力FN減小，D錯．26.如圖9所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面)，a、b將如何移動()A．a、b將相互遠離B．a、b將相互靠近C．a、b將不動 圖 9D．無法判斷答案A解析根據Φ＝BS，條形磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環中的磁通量都有 增大的趨勢．由于S不可改變，為阻礙磁通量增大，導體環會盡量遠離條形磁鐵，所以 a、b將相互遠離．27.如圖10所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引 ()A．向右做勻速運動 B．向左做減速運動C．向右做減速運動D．向右做加速運動答案BC解析當導體棒向右勻速運動時產生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應電流出現，A錯；當導體棒向左減速運動時，由右手定則可判定回路中出現從b→a的感應電流且減小，由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現順時針感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B對；同理可判定C對，D錯．28．如圖所示裝置中，cd桿原來靜止．當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動()A．向右勻速運動B．向右加速運動C．向左加速運動D．向左減速運動答案BD解析ab勻速運動時，ab中感應電流恒定，L1中磁通量不變，穿過L2的磁通量不變，L2中無感應電流產生，cd桿保持靜止，A不正確；ab向右加速運動時，L2中的磁通量向下增大，由楞次定律知L2中感應電流產生的磁場方向向上，故通過cd的電流方向向下，cd向右移動，B正確；同理可得C不正確，D正確．29．如圖12甲所示，等離子氣流由左邊連續以v0射入P1和P2兩板間的勻強磁場中，ab直導線與P1、P2相連接，線圈A與直導線cd連接．線圈A內有隨圖乙所示的變化磁場，且磁場B的正方向規定為向左，如圖甲所示．則下列說法正確的是 ()圖12A．0～1s內ab、cd導線互相排斥B．1s～2s內ab、cd導線互相排斥C．2s～3s內ab、cd導線互相排斥D．3s～4s內ab、cd導線互相排斥答案CD解析由圖甲左側電路可以判斷ab中電流方向由a到b；由右側電路及圖乙可以判斷，0～2s內cd中電流為由c到d，跟ab中的電流同向，因此ab、cd相互吸引，選項A、B錯誤；2s～4s內cd中電流為由d到c，跟ab中電流反向，因此ab、cd相互排斥，選項C、D正確．30.如圖13所示，通電導線cd右側有一個金屬框與導線cd在同一平面內，金屬棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁場力，則cd中電流的變化情況是()A．cd中通有由d→c方向逐漸減小的電流 圖13B．cd中通有由d→c方向逐漸增大的電流C．cd中通有由c→d方向逐漸減小的電流D．cd中通有由c→d方向逐漸增大的電流答案BD電磁感應和楞次定律電磁感應和楞次定律小故事小故事法拉第(MichaelFaraday,1791～1867年)，英國家、化學家。1791年9月22日生于倫敦。父親是鐵匠，母親識字不多，法拉第從小生長在貧苦的家庭中，不可能受到較多的教育。9歲時，父親去世了。法拉第不得不去文具店當學徒。1805年到書店當圖書裝訂工，這使他有機會接觸到各類書籍。每當他接觸到有趣的書籍時就貪婪地讀起來，尤其是百科全書和有關電的書本，簡直使他著了迷。繁重的體力勞動，無知和貧窮，都沒有能阻擋法拉第向科學進軍。有一次，法拉第去聽著名科學家戴維的講座，他認真地記筆記，并把它裝成精美的書冊。然后把這本筆記本和一封毛遂自薦的信于1812年圣誕節前夕，一起寄給戴維。在戴維的介紹下，法拉第終于進入皇家學院實驗室并當了他的助手。法拉第在實驗室工作半年后，隨戴維去歐洲旅行。對法拉第來說，這次旅行相當于上了“社會大學”，他結識了許多科學家，如蓋·呂薩克、安培等，還學到許多科學知識，大開眼界。法拉第回國后，發揮出驚人的才干，不斷取得成果。1821年他任皇家學院實驗室總監。1824年被選為皇家學會會員。1825年接替戴維任實驗室主任。1846年法拉第榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1831年法拉第發現電磁感應現象，這在物理學上起了重大的作用。1834年他研究電流通過溶液時產生的化學變化，提出了法拉第電解定律。法拉第不計較名譽地位，更不計較錢財。他拒絕了制造商的高價聘請，謝絕了大家提名他為皇家學會會長和維多利亞女皇準備授與他的爵位，終身在皇家學院實驗室工作，甘愿當個平民邁克爾·法拉第。1867年8月25日法拉第與世長辭。課堂探究一、電磁感應現象課堂探究1．電磁感應現象當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，電路中有感應電流產生的現象．2．產生感應電流的條件及情形(1)條件①電路閉合．②磁通量發生變化，即ΔΦ≠0.(2)情形①閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動．②穿過閉合電路的磁通量發生變化．3．產生電磁感應現象的實質穿過電路的磁通量發生變化，電路中就會產生感應電動勢．如果電路閉合，則有感應電流；如果電路不閉合，則只有感應電動勢而無感應電流．基礎演練基礎演練1．關于產生感應電流的條件，以下說法中正確的是()A．閉合電路在磁場中運動，閉合電路中就一定會有感應電流B．閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，閉合電路中一定會有感應電流C．穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間，閉合電路中一定不會產生感應電流D．無論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生了變化，閉合電路中一定會有感應電流解析：產生感應電流的條件：回路閉合，穿過閉合回路的磁通量發生變化，D正確．答案：D2．下圖中能產生感應電流的是()解析：A中線圈沒閉合，無感應電流；B中閉合電路中的磁通量增大，有感應電流；C中的導線在圓環的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁感線都相互抵消，磁通量恒為零，也無電流；D中回路磁通量恒定，無感應電流．答案：B3.如圖所示的金屬圓環放在勻強磁場中，將它從磁場中勻速拉出來，下列說法正確的是()A．向左拉出和向右拉出，其感應電流方向相反B．不管從什么方向拉出，金屬圓環中的感應電流方向總是順時針C．不管從什么方向拉出，環中的感應電流方向總是逆時針D．在此過程中感應電流大小不變解析：金屬圓環不管是從什么方向拉出磁場，金屬圓環中的磁通量方向不變，且不斷減小，根據楞次定律知，感應電流的方向相同，感應電流的磁場方向和原磁場的方向相同，則由右手螺旋定則知感應電流的方向是順時針方向，B正確．金屬圓環勻速出磁場過程中，磁通量的變化率在發生變化，D錯誤．答案：B4.如圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d解析：線框從右側擺到最低點的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d，從最低點擺到左側最高點的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d，所以選B.答案：B5.在一根較長的鐵釘上，用漆包線繞上兩個線圈A、B，將線圈B的兩端接在一起，并把CD段直漆包線沿南北方向放置在靜止的小磁針的上方，如圖所示．下列判斷正確的是()A．開關閉合時，小磁針不發生轉動B．開關閉合時，小磁針的N極垂直紙面向里轉動C．開關斷開時，小磁針的N極垂直紙面向里轉動D．開關斷開時，小磁針的N極垂直紙面向外轉動解析：開關保持接通時，A內電流的磁場向右；開關斷開時，穿過B的磁感線的條數向右減少，因此感應電流的磁場方向向右，感應電流的方向由C到D，CD下方磁感線的方向垂直紙面向里，小磁針N極向里轉動．答案：C課堂探究eq\a\vs4\al(對電磁感應現象的理解及判斷)課堂探究1．發生電磁感應現象的條件穿過電路的磁通量發生變化．2．磁通量變化的常見情況變化情形舉例磁通量變化量磁場變化永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內電流發生變化ΔΦ＝ΔB·S有效面積變化回路面積變化閉合線圈的部分導線做切割磁感線運動，如圖ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場夾角變化線圈在磁場中轉動，如圖例一如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路中產生感應電流的是()A．ab向右運動，同時使θ減小B．磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°＜0＜90°)解析：設此時回路面積為S，據題意，磁通量Φ＝BScosθ，A選項中，S增大，θ減小，即cosθ增大，則Φ增大，所以A對；B選項中，磁感應強度B減小，θ減小即cosθ增大，則Φ可能不變，B錯；C選項中，S減小，磁感應強度B增大，則Φ可能不變，C錯；D選項中，S增大，磁感應強度B增大，θ增大，cosθ減小，則Φ可能不變，D錯．答案：A感應電流能否產生的判斷思路例二：如圖所示為當年法拉第實驗裝置示意圖，兩個線圈分別繞在一個鐵環上，線圈A接直流電源，線圈B接靈敏電流表，下列哪種情況能使線圈B中產生感應電流()A．將開關S接通或斷開的瞬間B．開關S接通一段時間之后C．開關S接通后，改變滑動變阻器滑動頭的位置時D．拿走鐵環，再做這個實驗，開關S接通或斷開的瞬間解析：根據法拉第對產生感應電流的五類概括，A、C、D選項符合變化的電流(變化的磁場)產生感應電流的條件．而開關S接通一段時間之后，A線圈中電流恒定，不能使B線圈中產生感應電流．B項錯．答案：ACD基礎演練基礎演練1．如圖1所示，通電直導線下邊有一個矩形線框，線框平面與直導線共面．若使線框逐漸遠離(平動)通電導線，則穿過線框的磁通量將(B)A．逐漸增大 B．逐漸減小C．保持不變 D．不能確定2．下列情況中都是線框在磁場中切割磁感線運動，其中線框中有感應電流的是(BC)3．某磁場磁感線如圖2所示，有一銅線圈自圖示A處落至B處，在下落過程中，自上向下看，線圈中感應電流的方向是(C)圖2A．始終順時針 B．始終逆時針C．先順時針再逆時針 D．先逆時針再順時針4．如圖3所示，導線框abcd與通電直導線在同一平面內，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則(B)A．線框中有感應電流，且按順時針方向B．線框中有感應電流，且按逆時針方向C．線框中有感應電流，但方向難以判斷D．由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流5．如圖4所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉動，磁鐵如圖示方向轉動時，線圈的運動情況是(C)A．俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速小于磁鐵轉速D．線圈靜止不動6．如圖5所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置于導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(AD)A．P、Q將相互靠攏B．P、Q將相互遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g課堂探究課堂探究二、楞次定律【觀察與思考】【討論與交流】例題講解例題講解例一、某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律，當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表的感應電流方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b解析：(1)條形磁鐵在穿入線圈的過程中，原磁場方向向下．(2)穿過線圈向下的磁通量增加．(3)由楞次定律可知：感應電流的磁場方向向上．(4)應用安培定則可判斷：感應電流的方向為逆時針(俯視)，即由b→G→a.同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，感應電流產生的磁場方向向下，感應電流的方向為順時針(俯視)，即由a→G→b.答案：D感應電流方向的判斷方法方法一：右手定則(適用于部分導體切割磁感線)方法二：楞次定律楞次定律的應用步驟(“程序法”)可以用下面的方框圖加以概括：2．程序法解題的一般思路及注意事項在使用“程序法”處理問題時，需注意以下兩點：①根據題目類型制定一個嚴謹、簡潔的解題程序．②在分析和解決問題時，要嚴格按照解題程序進行，這樣可以規范解題過程、減少失誤、節約解題時間．例二、如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則()A．若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由a→b→d→cB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→aC．若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路電流為零D．若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd＞vab，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→a解析：由右手定則可判斷出A項做法使回路產生順時針方向的電流，故A項錯．若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所圍的線圈面積不變，磁通量不變，故不產生感應電流，故B錯．若ab向左，cd向右，則abdc中有順時針方向的電流，故C項錯．若ab、cd都向右運動，但vcd＞vab，則abdc所圍面積發生變化，磁通量也發生變化，由楞次定律可判斷出，回路中產生順時針方向的電流，故D項正確．答案：Deq\a\vs4\al(楞次定律的拓展應用)對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對運動——“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”；(4)阻礙原電流的變化(自感現象)——“增反減同”．例三、如圖，一質量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環中穿過．現將環從位置Ⅰ釋放，環經過磁鐵到達位置Ⅱ.設環經過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則()A．FT1＞mg，FT2＞mgB．FT1＜mg，FT2＜mgC．FT1＞mg，FT2＜mgD．FT1＜mg，FT2＞mg解析：金屬圓環從位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中，由楞次定律知，金屬圓環在磁鐵上端時受力向上，在磁鐵下端時受力也向上，則金屬圓環對磁鐵的作用力始終向下，對磁鐵受力分析可知FT1＞mg，FT2＞mg，A項正確．答案：A例四、如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，當一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A．P、Q將互相靠攏B．P、Q將互相遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g解析：根據楞次定律的拓展應用可知：感應電流的效果總是要反抗產生感應電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，應選A、D.答案：AD

基礎演練基礎演練1.如圖所示，豎直放置的長直導線通以恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中不能使線框產生感應電流的是()A．導線中電流強度變大B．線框向右平動C．線框向下平動B．線框以ab邊為軸轉動解析：產生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發生變化．A、B、D的做法均會使穿過線框的磁通量發生變化，C選項中的做法，穿過線框的磁通量無變化，無感應電流產生．答案：C2.(2013·合肥市八校聯考)兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如圖所示，線圈L的平面跟紙面平行，現將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，則在平移過程中，線圈中的感應電流()A．沿順時針方向，且越來越小B．沿逆時針方向，且越來越大C．始終為零D．先順時針，后逆時針解析：由于線圈平面與紙面平行，故線圈的磁通量始終為零，線圈中的感應電流始終為零，C正確．答案：C3.如圖所示，光滑絕緣水平面上有一個靜止的小導體環，現在將一個條形磁鐵從導體環的右上方較高處向下移動，則在此過程中，關于導體環的運動方向以及導體環中的電流方向，下列說法中正確的是()A．導體環向左運動；從上向下看，電流方向是順時針方向B．導體環向右運動；從上向下看，電流方向是順時針方向C．導體環向右運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向D．導體環向左運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向解析：當條形磁鐵從導體環的右上方較高處向下移動過程中，穿過導體環中的磁通量向下增加，由楞次定律知導體環將出現“阻礙”其增加的感應電流磁場，方向向上，由安培定則可判定電流方向為從上向下看是逆時針方向，又由左手定則可知導體環所受合力向左，導體環向左運動，D對．答案：D4．如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運動B．向左做減速運動C．向右做減速運動D．向右做加速運動解析：當導體棒向右勻速運動時產生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應電流出現，A錯；當導體棒向左減速運動時，由右手定則可判定回路中出現從b→a的感應電流且減小，由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現順時針感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B對；同理可判定C對、D錯．答案：BC5．(2012·北京理綜)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”．如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后、將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環．閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起．某同學另找來器材再探究此實驗．他連接好電路，經重復試驗，線圈上的套環均未動．對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數過多D．所用套環的材料與老師的不同解析：金屬套環跳起的原因是開關S閉合時，套環上產生感應電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的．線圈接在直流電源上，S閉合時，金屬套環也會跳起．電壓越高，線圈匝數越多，S閉合時，金屬套環跳起越劇烈．若套環是非導體材料，則套環不會跳起．故選項A、B、C錯誤，選項D正確．答案：D

6．在電磁學的發展過程中，許多科學家做出了貢獻．下列說法正確的是()A．奧斯特發現了電流磁效應；法拉第發現了電磁感應現象B．麥克斯韋預言了電磁波；楞次用實驗證實了電磁波的存在C．庫侖發現了點電荷的相互作用規律；密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數值D．安培發現了磁場對運動電荷的作用規律；洛倫茲發現了磁場對電流的作用規律圖13．AC[赫茲用實驗證實了電磁波的存在，B錯；安培發現了磁場對電流的作用規律；洛倫茲發現了磁場對運動電荷的作用規律，D錯．]7．電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖13所示．現使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電D[當N極接近線圈的上端時，線圈中的磁通量增大，由楞次定律可知感應電流的方向，且流經R的電流為從b到a，電容器下極板帶正電．8．直導線ab放在如圖14所示的水平導體框架上，構成一個閉合回路．長直導線cd和框架處在同一個平面內，且cd和ab平行，當cd中通有電流時，發現ab向左滑動．關于cd中的電流下列說法正確的是()A．電流肯定在增大，不論電流是什么方向B．電流肯定在減小，不論電流是什么方向C．電流大小恒定，方向由c到dD．電流大小恒定，方向由d到cB[此題利用楞次定律的第二種描述比較方便，導線ab向左滑動，說明回路中的磁通量在減小，即cd中的電流在減小，與電流的方向無關，故B正確．]9．如圖15所示是一種延時開關．S2閉合，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，將C線路接通．當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放，則()A．由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用B．由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用C．如果斷開B線圈的電鍵S2，無延時作用D．如果斷開B線圈的電鍵S2，延時將變長BC[S1斷開時，A線圈中電流消失，磁通量減少，B線圈中產生感應電流，阻礙線圈中磁通量的減少，A錯，B對；若斷開S2，B線圈中無感應電流，磁通量立即減為零，不會有延時作用，C對，D錯．]10．繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環，線圈與電源、開關相連，如圖16所示．閉合開關的瞬間，鋁環跳起一定高度．保持開關閉合，下列現象正確的是()A．鋁環停留在這一高度，直到斷開開關鋁環回落B．鋁環不斷升高，直到斷開開關鋁環回落C．鋁環回落，斷開開關時鋁環又跳起D．鋁環回落，斷開開關時鋁環不再跳起D[在閉合開關的瞬間，鋁環的磁通量增加，鋁環產生感應電流，由楞次定律的第二種描述可知，鋁環受到向上的安培力跳起一定高度，當保持開關閉合時，回路中電流不再增加，鋁環中不再有感應電流，不再受安培力，將在重力作用下回落，所以A、B均錯誤；鋁環回落后，斷開開關時，鋁環中因磁通量的變化產生感應電流，使鋁環受到向下的安培力，不會再跳起，所以C錯誤，D正確．]11．如圖所示，通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導軌MN和PQ之間，ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒，它們分別放在螺線管的左右兩側．保持開關閉合，最初兩金屬棒處于靜止狀態，當滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時，ab和cd棒的運動情況是()A．ab向左，cd向右 B．ab向右，cd向左C．ab，cd都向右運動 D．ab，cd都不動6．A[由楞次定律可知A正確．]12．一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環N，N可在木質圓柱上無摩擦移動．M連接在如圖18所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關．下列情況中，可觀測到N向左運動的是()A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時C[由楞次定律的第二種描述可知：只要線圈中電流增強，即穿過N的磁通量增加，N就會受排斥而向右運動，只要線圈中電流減弱，即穿過N的磁通量減少，N就會受吸引而向左運動．故選項C正確．]8．如圖所示，在勻強磁場中放有兩條平行的銅導軌，它們與大導線圈M相連接．要使小導線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩導線圈共面放置)()A．向右勻速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向右加速運動BC[欲使N產生順時針方向的感應電流，感應電流的磁場方向應垂直紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減小；二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量在增大．因此，根據右手定則，對于前者，應使ab減速向右運動；對于后者，則應使ab加速向左運動．故應選B、C.]13．如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動B．若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動C．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第4個線圈是不合格線圈AC[若線圈閉合，進入磁場時，由于產生感應電流，根據楞次定律可判斷線圈相對傳送帶向后滑動，故A正確；若線圈不閉合，進入磁場時，不會產生感應電流，故線圈相對傳送帶不發生滑動，故B錯誤；從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈，C正確．]14.在“研究電磁感應現象”的實驗中，首先按圖21(a)接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系．當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央．然后按圖(b)所示將電流表與副線圈B連成一個閉合回路，將原線圈A、電池、滑動變阻器和電鍵S串聯成另一個閉合電路．(1)S閉合后，將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中，電流表的指針將________偏轉．(2)線圈A放在B中不動時，指針將________偏轉．(3)線圈A放在B中不動，將滑動變阻器的滑片P向左滑動時，電流表指針將________偏轉．(選填“向左”、“向右”或“不”)圖21(1)向右(2)不(3)向右15．如圖22所示，勻強磁場區域寬為d，一正方形線框abcd的邊長為l，且l>d，線框以速度v通過磁場區域，從線框進入到完全離開磁場的時間內，線框中沒有感應電流的時間是多少？eq\f(l－d,v)解析從線框進入磁場到完全離開磁場，只有線框bc邊運動至磁場右邊緣至ad邊運動至磁場左邊緣的過程中無感應電流．此過程的位移為：l－d故線框中沒有感應電流的時間為：t＝eq\f(l－d,v)16．如圖23所示是家庭用的“漏電保護器”的關鍵部分的原理圖，其中P是一個變壓器鐵芯，入戶的兩根電線(火線和零線)采用雙線繞法，繞在鐵芯的一側作為原線圈，然后再接入戶內的用電器．Q是一個脫扣開關的控制部分(脫扣開關本身沒有畫出，它是串聯在本圖左邊的火線和零線上，開關斷開時，用戶的供電被切斷)，Q接在鐵芯另一側副線圈的兩端a、b之間，當a、b間沒有電壓時，Q使得脫扣開關閉合，當a、b間有電壓時，脫扣開關立即斷開，使用戶斷電．(1)用戶正常用電時，a、b之間有沒有電壓？為什么？(2)如果某人站在地面上，手誤觸火線而觸電，脫扣開關是否會斷開？為什么？圖23見解析解析(1)用戶正常用電時，a、b之間沒有電壓，因為雙線繞成的初級線圈的兩根導線中的電流總是大小相等、方向相反，穿過鐵芯的磁通量總為零，副線圈中不會產生感應電動勢．(2)會斷開，因為人站在地面上手誤觸火線，電流通過火線和人體流向大地，不通過零線，這樣變壓器的鐵芯中就會有磁通量的變化，從而在副線圈中產生感應電動勢，即a、b間有電壓，脫扣開關就會斷開．17．現將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及電鍵按如圖1所示連接．下列說法中正確的是 ()圖1A．電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉B．線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉C．電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計指針靜止在中央零刻度D．電鍵閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計指針才能偏轉答案A解析電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起穿過線圈B的磁通量發生變化，從而使電流計指針偏轉，選項A正確；線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間，線圈B的磁通量會發生變化，電流計指針會偏轉，選項B錯誤；電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P無論勻速滑動還是加速滑動，都會導致線圈A的電流發生變化，使線圈B的磁通量變化，電流計指針都會發生偏轉，選項C、D錯誤．18．如圖2所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是 ()A．ab向右運動，同時使θ減小 圖2B．使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°<θ<90°)答案A解析設此時回路面積為S，據題意，磁通量Φ＝BScosθ，對A，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確．對B，B減小，θ減小，cosθ增大，Φ可能不變，B錯誤．對C，S減小，B增大，Φ可能不變，C錯誤．對D，S增大，B增大，θ增大，cosθ減小，Φ可能不變，D錯誤．故只有A正確．19．如圖3所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質圓環．以下判斷中正確的是 ()A．釋放圓環，環下落時產生感應電流B．釋放圓環，環下落時無感應電流 圖3C．釋放圓環，環下落時環的機械能守恒D．釋放圓環，環下落時環的機械能不守恒答案BC解析由條形磁鐵磁場分布特點可知，穿過其中央位置正上方的圓環的合磁通量為零，所以在環下落的過程中，磁通量不變，沒有感應電流，圓環只受重力，則環下落時機械能守恒，故A、D錯誤，B、C正確．20．如圖4所示，閉合圓導線線圈放置在勻強磁場中，線圈平面與磁場平行，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩條直徑．試分析線圈做如下運動時，能產生感應電流的是 ()A．使線圈在紙面內平動B．使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動 圖4C．使線圈以ac為軸轉動D．使線圈以bd為軸轉動答案D解析使線圈在紙面內平動、沿垂直紙面方向向紙外平動或以ac為軸轉動，線圈中的磁通量始終為零，不變化，無感應電流產生；以bd為軸轉動時，線圈中的磁通量不斷變化，能產生感應電流，所以D選項正確．21．金屬環水平固定放置，現將一豎直的條形磁鐵，在圓環上方沿圓環軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過圓環的過程中，條形磁鐵與圓環 ()A．始終相互吸引B．始終相互排斥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解析磁鐵靠近圓環的過程中，穿過圓環的磁通量增加，根據楞次定律可知，感應電流的磁場阻礙穿過圓環的原磁通量的增加，與原磁場方向相反，如圖甲所示，二者之間是斥力；當磁鐵穿過圓環下降離開圓環時，穿過圓環的磁通量減少，根據楞次定律可知，感應電流的磁場阻礙穿過圓環的磁通量的減少，二者方向相同，如圖乙所示，磁鐵與圓環之間是引力．因此選項D正確．也可直接根據楞次定律中“阻礙”的含義推論：來則拒之，去則留之分析．磁鐵在圓環上方下落過程是靠近圓環．根據來則拒之，二者之間是斥力；當磁鐵穿過圓環后繼續下落過程是遠離圓環．根據去則留之，二者之間是引力．因此選項D正確．22.如圖5所示，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上．M與電源、開關、滑動變阻器相連，P為滑動變阻器的滑動觸頭，開關S處于閉合狀態，N與電阻R相連．下列說法正確的是 ()A．當P向右移動時，通過R的電流為b到aB．當P向右移動時，通過R的電流為a到b 圖5C．斷開S的瞬間，通過R的電流為b到aD．斷開S的瞬間，通過R的電流為a到b答案AD解析本題考查楞次定律．根據右手螺旋定則可知M線圈內磁場方向向左，當滑動變阻器的滑動觸頭P向右移動時，電阻減小，M線圈中電流增大，磁場增大，穿過N線圈內的磁通量增大，根據楞次定律可知N線圈中產生的感應電流通過R的方向為b到a，A正確，B錯誤；斷開S的瞬間，M線圈中的電流突然減小，穿過N線圈中的磁通量減小，根據楞次定律可知N線圈中產生的感應電流方向為a到b，C錯誤，D正確．23．如圖6所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上．當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈始終保持不動．則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是 () 圖6A．FN先大于mg，后小于mgB．FN一直大于mgC．Ff先向左，后向右D．Ff一直向左答案AD解析條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈中磁通量先增大后減小，由楞次定律中“來拒去留”關系可知A、D正確，B、C錯誤．24．如圖7所示，線圈由A位置開始下落，在磁場中受到的安培力如果總小于它的重力，則它在A、B、C、D四個位置(B、D位置恰好線圈有一半在磁場中)時，加速度關系為 ()A．aA>aB>aC>aDB．aA＝aC>aB>aDC．aA＝aC>aD>aB 圖7D．aA＝aC>aB＝aD答案B解析線圈在A、C位置時只受重力作用，加速度aA＝aC＝g.線圈在B、D位置時均受兩個力的作用，其中安培力向上，重力向下．由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小a＝g－eq\f(F,m)<g.又線圈在D點時速度大于B點速度，即FD>FB，所以aD<aB，因此加速度的關系為aA＝aC>aB>aD，選項B正確．25．如圖8所示，圓環形導體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動變阻器的滑片P向上滑動，下面說法中正確的是 ()A．穿過線圈a的磁通量變大 圖8B．線圈a有收縮的趨勢C．線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大答案C解析P向上滑動，回路電阻增大，電流減小，磁場減弱，穿過線圈a的磁通量變小，根據楞次定律，a環面積應增大，A、B錯；由于a環中磁通量減小，根據楞次定律知a環中感應電流應為俯視順時針方向，C對；由于a環中磁通量減小，根據楞次定律，a環有阻礙磁通量減小的趨勢，可知a環對水平桌面的壓力FN減小，D錯．26.如圖9所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環a、b.將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面)，a、b將如何移動()A．a、b將相互遠離B．a、b將相互靠近C．a、b將不動 圖 9D．無法判斷答案A解析根據Φ＝BS，條形磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環中的磁通量都有 增大的趨勢．由于S不可改變，為阻礙磁通量增大，導體環會盡量遠離條形磁鐵，所以 a、b將相互遠離．27.如圖10所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引 ()A．向右做勻速運動 B．向左做減速運動C．向右做減速運動D．向右做加速運動答案BC解析當導體棒向右勻速運動時產生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應電流出現，A錯；當導體棒向左減速運動時，由右手定則可判定回路中出現從b→a的感應電流且減小，由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現順時針感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B對；同理可判定C對，D錯．28．如圖所示裝置中，cd桿原來靜止．當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動()A．向右勻速運動B．向右加速運動C．向左加速運動D．向左減速運動答案BD解析ab勻速運動時，ab中感應電流恒定，L1中磁通量不變，穿過L2的磁通量不變，L2中無感應電流產生，cd桿保持靜止，A不正確；ab向右加速運動時，L2中的磁通量向下增大，由楞次定律知L2中感應電流產生的磁場方向向上，故通過cd的電流方向向下，cd向右移動，B正確；同理可得C不正確，D正確．29．如圖12甲所示，等離子氣流由左邊連續以v0射入P1和P2兩板間的勻強磁場中，ab直導線與P1、P2相連接，線圈A與直導線cd連接．線圈A內有隨圖乙所示的變化磁場，且磁場B的正方向規定為向左，如圖甲所示．則下列說法正確的是 ()圖12A．0～1s內ab、cd導線互相排斥B．1s～2s內ab、cd導線互相排斥C．2s～3s內ab、cd導線互相排斥D．3s～4s內ab、cd導線互相排斥答案CD解析由圖甲左側電路可以判斷ab中電流方向由a到b；由右側電路及圖乙可以判斷，0～2s內cd中電流為由c到d，跟ab中的電流同向，因此ab、cd相互吸引，選項A、B錯誤；2s～4s內cd中電流為由d到c，跟ab中電流反向，因此ab、cd相互排斥，選項C、D正確．30.如圖13所示，通電導線cd右側有一個金屬框與導線cd在同一平面內，金屬棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁場力，則cd中電流的變化情況是()A．cd中通有由d→c方向逐漸減小的電流 圖13B．cd中通有由d→c方向逐漸增大的電流C．cd中通有由c→d方向逐漸減小的電流D．cd中通有由c→d方向逐漸增大的電流答案BD電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題知識講解知識講解考點一電磁感應中的動力學問題分析1．安培力的大小由感應電動勢E＝Blv，感應電流I＝eq\f(E,R)和安培力公式F＝BIl得F＝eq\f(B2l2v,R).2．安培力的方向判斷3．導體兩種狀態及處理方法(1)導體的平衡態——靜止狀態或勻速直線運動狀態．處理方法：根據平衡條件(合外力等于零)列式分析．(2)導體的非平衡態——加速度不為零．處理方法：根據牛頓第二定律進行動態分析或結合功能關系分析．規律總結解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是“先電后力”，即：先做“源”的分析——分離出電路中由電磁感應所產生的電源，求出電源參數E和r；再進行“路”的分析——分析電路結構，弄清串、并聯關系，求出相應部分的電流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；最后進行“運動”狀態的分析——根據力和運動的關系，判斷出正確的運動模型．隨堂練習隨堂練習例1(2012·廣東理綜·35)如圖1所示，質量為M的導體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導軌上，導軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中．左側是水平放置、間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計其他電阻．圖1(1)調節Rx＝R，釋放導體棒，當導體棒沿導軌勻速下滑時，求通過導體棒的電流I及導體棒的速率v.(2)改變Rx，待導體棒沿導軌再次勻速下滑后，將質量為m、帶電荷量為＋q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的Rx.解析(1)對勻速下滑的導體棒進行受力分析如圖所示．導體棒所受安培力F安＝BIl①導體棒勻速下滑，所以F安＝Mgsinθ②聯立①②式，解得I＝eq\f(Mgsinθ,Bl)③導體棒切割磁感線產生感應電動勢E＝Blv④由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋Rx)，且Rx＝R，所以I＝eq\f(E,2R)⑤聯立③④⑤式，解得v＝eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)由題意知，其等效電路圖如圖所示．由圖知，平行金屬板兩板間的電壓等于Rx兩端的電壓．設兩金屬板間的電壓為U，因為導體棒勻速下滑時的電流仍為I，所以由歐姆定律知U＝IRx⑥要使帶電的微粒勻速通過，則mg＝qeq\f(U,d)⑦聯立③⑥⑦式，解得Rx＝eq\f(mBld,Mqsinθ).答案(1)eq\f(Mgsinθ,Bl)eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)eq\f(mBld,Mqsinθ)【例2】如圖2所示，兩足夠長平行金屬導軌固定在水平面上，勻強磁場方向垂直導軌平面向下，金屬棒ab、cd與導軌構成閉合回路且都可沿導軌無摩擦滑動，兩金屬棒ab、cd的質量之比為2∶1.用一沿導軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經過足夠長時間以后()圖2A．金屬棒ab、cd都做勻速運動B．金屬棒ab上的電流方向是由b向aC．金屬棒cd所受安培力的大小等于2F/3D．兩金屬棒間距離保持不變答案BC解析對兩金屬棒ab、cd進行受力分析和運動分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運動，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷金屬棒ab上的電流方向是由b到a，A、D錯誤，B正確；以兩金屬棒整體為研究對象有：F＝3ma，隔離金屬棒cd分析：F－F安＝ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安＝eq\f(2,3)F，C正確；因此答案選B、C.知識講解知識講解考點二電磁感應中的能量問題分析1．過程分析(1)電磁感應現象中產生感應電流的過程，實質上是能量的轉化過程．(2)電磁感應過程中產生的感應電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功