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第23 讲 电磁感应现象 楞次定律
1.知道电磁感应现象产生的条件
2.理解磁通量及磁通量变化的含义，并能计算.
3.掌握楞次定律和右手定则的应用，并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向．
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．
1
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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
→
→
→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”
→
3．楞次定律的使用步骤
考点三 三定则一定律的综合应用
1．三定则一定律的比较
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
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．
2
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[例题1] 如图甲所示，A、B 两绝缘金属环套在同一铁芯上，A 环中通有电流，其电流iA随时间t
的变化规律如图乙所示，不考虑其他磁场的影响。下列说法正确的是（ ）
A．t 4时刻B 环中感应电流最大
B．t2和t3时刻，两环相互排斥
C．t2和t3时刻，B 环中产生的感应电流方向相同
D．t 4时刻，B 环有扩张的趋势
[例题2] 一种延时继电器的结构如图所示。铁芯上有两个线圈A 和B，线圈A 与电源连接，线圈
B 的两端M、N 连在一起，构成一个闭合电路。断开开关S 时，弹簧K 并不会立刻将衔铁D 拉起而使
触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是（ ）
A．断开S 瞬间，线圈B 中感应电流的磁场方向向上
B．若线圈B 的两端不闭合，会对延时效果产生影响
C．改变线圈B 的缠绕方向，会对延时效果产生影响
D．调换电源的正负极，不再有延时效果
[例题3] 图1 为某无线门铃按钮，其原理如图2 所示。其中M 为信号发射装置，M 中有电流通过
时，屋内的门铃会响。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁
远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
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A．按住按钮不动，门铃会一直响
B．松开按钮的过程，门铃会响
C．按下和松开按钮过程，通过M 的电流方向相同
D．按下按钮的快慢不同，通过M 的电流大小相同
[例题4] 如图所示，弹簧上端固定、下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方放置一个固定在桌面上的
闭合铜质线圈。将磁铁托起到某一高度后放开、磁铁开始上下振动。不计空气阻力。下列说法正确的
是（ ）
A．磁铁振动过程中、线圈始终有收缩的趋势
B．磁铁振动过程中、弹簧和磁铁组成系统的机械能保持不变
C．磁铁远离线圈时，线圈对桌面的压力小于线圈的重力
D．磁铁靠近线圈时，线圈与磁铁相互吸引
[例题5] 超导材料温度低于临界温度T C时，具有“零电阻效应”和“完全抗磁性”。“完全抗磁
性”即处于超导态的超导体内部的磁感应强度为零。实际上，处于超导态的超导体因材料的杂质、缺
陷等因素也具有一定的电阻值，只是电阻值非常小。通常采用“持续电流法”来测量超导体在超导状
态下的阻值，测量装置如图（a）所示。将超导体做成一个闭合圆环，放入圆柱形磁铁产生的磁场中
（磁铁与超导环共轴），用液氮进行冷却，进入超导态。撤去磁铁，超导环中会有电流产生。“持续
电流法”是根据一段时间内的电流衰减情况计算超导体的电阻，通常情况下经过几十天的观测，仪器
均未测量出超导环中电流的明显衰减。某次实验中，用如图（a）所示的霍尔元件（大小不计）测量
超导环轴线上某处的磁感应强度B，测量数据如图（b）所示，区域Ⅳ中磁场变化是因为液氮挥发导致
超导体没有浸没在液氮中。已知实验室环境中的磁感应强度约为1.2×10
−4T，且方向沿超导环轴线方
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向。下列说法正确的是（ ）
A．区域Ⅰ中磁场是超导环中电流产生的磁场与磁铁磁场的矢量叠加的结果
B．区域Ⅱ中的磁场迅速减小的原因是材料处于非超导态
C．区域Ⅲ中超导环中电流在测量处产生的磁场的磁感应强度大小约1.5×10
−4T
D．撤磁铁时，超导环中感应电流在测量处的磁场与磁铁在该处的磁场方向相反
[例题6] 磁悬浮列车是一种使用磁力使得列车悬浮起来移动的交通工具，由于悬浮行驶时不与地
面接触，故可减小摩擦力，以便获得较高的行驶速度。如图1 所示，科学家利用EDS 系统来产生悬浮，
列车在导槽内行驶，车厢的两侧有电磁铁，而导槽两侧则有“8”字形的线圈，当车辆两侧的电磁铁
（左侧N极、右侧S 极）通过“8”字形线圈时会在线圈上感应出电流，感应电流产生的磁场又与电磁
铁产生排斥及吸引作用，形成一个向上的磁力使得列车悬浮起来。某时刻车厢的左边电磁铁靠近“8”
字形线圈产生图2 中方向所示的感应电流，则关于电磁铁与线圈的相对位置说法正确的是（ ）
A．电磁铁中心与线圈中心等高
B．电磁铁中心高于线圈中心
C．电磁铁中心低于线圈中心
D．电磁铁中心高于或等于线圈中心
[例题7] 图a 中A、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A 线圈中通有如图b 所示的交
流电i，取图a 中电流方向为正方向，下列说法正确的是（ ）
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A．在0 到t1时间内A、B 两线圈相互吸引
B．在t2到t3时间内A、B 两线圈相互排斥
C．t1时刻两线圈间作用力最大
D．t2时刻两线圈间作用力最大
[例题8] 如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大
小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔Δt内增加
相同量Δ I，则（ ）
A．线圈1 中有顺时针方向的感应电流，静止不动
B．线圈2 中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向内运动
C．线圈3 中有磁通量但无感应电流，静止不动
D．线圈4 中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
题型1 磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件
1.
如图，线圈A 通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B 的两端连接到电流表上，把线圈A 装
在线圈B 的里面。开关闭合后，当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，观察到电流表指针向左偏转。
由此可以推断，开关闭合后（ ）
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A．线圈A 迅速向上移动，电流表指针向右偏转
B．减小电源输出电压的过程中，电流表指针向左偏转
C．滑片向左滑动到某位置不动，电流表指针向右偏转到某位置后不动
D．断开开关的瞬间，电流表指针向左偏转
2.
如图所示，线圈A 通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B 的两端连接到电流表上，把
线圈A 装在线圈B 的里面。开关闭合后，某同学发现将滑动变阻器的滑片P 向左加速滑动，电流计指
针向右偏转。由此可以推断（ ）
A．断开开关的瞬间，电流计指针向左偏转
B．开关闭合后，线圈A 向上移动，电流计指针向右偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P 向右减速滑动，电流计指针向右偏转
D．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
3.
如图所示，我国的探月卫星在进入地月转移轨道时，由于卫星姿势的改变，卫星中一边长为
50cm，匝数为10 匝的正方形导线框，由水平方向转至竖直方向，此处磁场磁感应强度B = 4×10
−5T，
方向如图所示，则下列说法正确的是（ ）(sin37
∘=0.6,cos37
∘=0.8)
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A．在水平位置时，穿过线框的磁通量的大小为8.0×10
−6 Wb
B．在竖直位置时，穿过线框的磁通量的大小为8.0×10
−6 Wb
C．该过程中穿过线框的磁通量的变化量的大小是2.0×10
−6 Wb
D．该过程中穿过线框的磁通量的变化量的大小是1.4×10
−4 Wb
4.
智能手机安装适当的软件后，利用传感器可测量磁感应强度B 的大小。如图甲所示，在手机
上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为xOy 面。某同学在某地对地磁场进行了两次测量，将手机
显示屏朝上平放在水平桌面上测量结果如图乙，之后绕x 轴旋转某一角度后测量结果如图丙，图中显
示数据的单位为μT（微特斯拉）。已知手机显示屏的面积大约为0.01m2，根据数据可知两次穿过手
机显示屏磁通量的变化量约为（ ）
A．2.2×10
−7 Wb
B．2.9×10
−7 Wb
C．6.1×10
−7 Wb
D．8.0×10
−7 Wb
5.
通量是物理学中的重要概念，在物理中有着重要应用。在研究磁场时我们定义了磁通量
Φ = BS，其中B 为磁感应强度、S 为垂直磁场的面积；磁通量大小可形象表示穿过某一平面的磁感线
的净条数；磁通量为标量，但有正负之分。与之类似，在静电场中，我们定义“垂直穿过某一平面的
电场线条数为通过这一平面的电通量”。如图甲，在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，面积为S 的
平面与垂直于B 的平面间的夹角为α，如图乙为电荷量为q 的点电荷的电场，如图丙为匀强电场，场
强为E。则下列说法正确的是（ ）
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A．甲图中穿过该平面的磁通量Φ = BS sin α
B．乙图中穿过以点电荷所在位置为球心的球面的电通量随着球面半径增大而减少
C．乙图中点电荷从某球面球心位置向右移动少许（仍在所研究的球面内），穿过该球面的电通量不
变
D．丙图中通过一半径为R 的球面的电通量为2 Eπ R
2
题型2 楞次定律和右手定则
6.
如图所示，水平放置的两条电阻不计的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当MN
在外力作用下向左匀加速运动运动时，PQ 的电流方向及运动情况是（ ）
A．P→Q，向右运动
B．Q→P，向右运动
C．P→Q，向左运动
D．Q→P，向左运动
7.
如图，合肥一中某教室墙上有一朝南的钢窗，将钢窗右侧向外打开45°，在这一过程中，以
推窗人的视角来看，下列说法正确的是（ ）
9
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A．AB 边切割地磁场过程中可以等效成一个左负右正的电源
B．钢窗中有顺时针电流
C．钢窗有收缩趋势
D．B 点电势高于C 点
8.
1831 年10 月28 日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机（图甲）。它是利用电
磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机。据说，在法拉第表演他的圆盘发电机时，一位
贵妇人问道：“法拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答道：“夫人，一个刚刚出生的婴儿有什
么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，
两块铜片C、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R 中就有电流通过。
（1）说明圆盘发电机的原理。
（2）圆盘如图示方向转动，请判断通过R 的电流方向。
9.
如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁体甲，将用高温超导材料
制成的超导圆环乙从圆柱形磁体甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁体甲之间有排斥力，
结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁体甲的正上方。若圆柱形磁体甲的N 极朝上，在超导圆环乙放入磁场
向下运动的过程中，从上往下看。
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(1)超导圆环乙中感应电流的方向如何？
(2)当超导圆环乙稳定后，感应电流是否存在？
10. 磁单极子
磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N 极或S 极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷
的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在。
(1)若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1 和2，如图所示，a 点位于球面1 上，b 点位于球
面2 上，则下列说法正确的是（ ）
A．球面1 和球面2 的磁通量相同
B．球面1 比球面2 的磁通量小
C．a 点和b 点的磁感应强度相同
D．a 点比b 点的磁感应强度大
(2)如果一个只有N 极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导体导线圈，么超导线圈中将出现的感应电流
随时间的变化图像可能为（ ）
A．
B．
C．
D．
(3)现假设磁单极子S 固定，有一质量为m，电量为+q带电微粒，在S 极上方的水平面内做匀速圆周运动，
运动轨迹相对于S 中心形成的圆锥顶角为2θ，两者的距离为r，如图示。重力加速度为g。则从上向下看
微粒 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向的匀速圆周运动，线速度大小为
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题型3“三定则、一定律”的综合应用
11. 看图回答下列问题：
（1）如图所示，用楞次定律分析闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动时导体中感应电流的方向，
应研究的是哪个闭合导体回路？当导体棒CD 向右运动时，用楞次定律如何判断导体棒CD 中的感应电流
的方向？
（2）如图所示，根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD 中感应电流的方向是什么？仅当导体棒
CD 的运动方向反向时呢？当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时呢？
（3）参考左手定则，使磁感线仍从掌心进入，四指仍指向电流方向，如何表示出感应电流的方向、原磁
场的方向、导体棒运动的方向三者之间的关系？
12. 磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象
可通过以下实验证明：
(1)如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应 。
A . 平行于南北方向，位于小磁针上方 B．平行于东西方向，位于小磁针上方
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C． 平行于东南方向，位于小磁针下方 D．平行于西南方向，位于小磁针下方
此时从上向下看，小磁针的旋转方向是 （填顺时针或逆时针）。
(2)（如图b）所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴方向射出，在荧光屏上会看
到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下（z 轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是_______（填选项代
号）
A．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z 轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y 轴正方向
(3)如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互 （填排斥或吸引），当
通以相反方向的电流时，它们相互 （慎排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，
因而受到磁场力的作用。也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互
作用。
13. 世界上最早最精确的极光观测记录可追溯到汉朝《汉书·天文志》中的史料记载。极光是高能
粒子流（太阳风）射向地球时，由于地磁场作用，部分进入地球极区，使空气中的分子或原子受激跃
迁到激发态后辐射光子，而产生的发光现象。假设地磁场边界到地心的距离为地球半径的√2倍。如图
所示是赤道所在平面的示意图，地球半径为R，匀强磁场垂直纸面向外，MN 为磁场圆的直径，MN 左
侧宽度为2√2 R的区域内有一群均匀分布、质量为m、带电荷量为+q 的粒子垂直MN 以速度v 射入地
磁场，正对地心O 的粒子恰好打到地球表面，不计粒子重力及粒子间的相互作用。已知若y =sin x，
则x 可表示为x =arcsin y。求：
（1）正对地心射入的粒子进入地磁场后的偏转方向（用“东\南\西\北”表示）；
（2）地磁场的磁感应强度大小；
（3）正对地心射入的粒子从进入磁场到打到地球表面的时间；
（4）在地磁场中打到地面的粒子从进入磁场到打到地球表面的最短时间。
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