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考点46 电磁感应现象 楞次定律
1. 高考真题考点分布
题型
考点考查
考题统计
选择题
楞次定律
2024 年江苏卷、广东卷
实验题
探究影响感应电流方向的因素
2024 年北京卷
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分
内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。
【备考策略】
1.理解和掌握楞次定律、右手定则。
2.能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
【命题预测】重点关注楞次定律和右手定则的应用。
一、磁通量
1.概念:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的平面,其面积S 与B 的乘积叫作穿过这个面
积的磁通量。
2.公式:Φ=BS,单位是韦伯,符号是Wb。
3.适用条件
(1)匀强磁场。
(2)S 为垂直于磁场的有效面积。
4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
5.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。
二、电磁感应现象
1.定义: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
生电流的现象叫作电磁感应。
2.感应电流的产生条件
(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(2)表述二:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3.实质
电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流。如果电路不闭合,则只有感应电
动势而无感应电流。
三、感应电流方向的判定
1
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1.楞次定律
(1)内容: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。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
2.右手定则
(1)内容: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。
(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
考点一 电磁感应现象
考向
1 磁通量及磁通量的变化
1.磁通量的计算
(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
(2)若磁场与平面不垂直,应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,Φ=BScos θ。式中Scos θ 即为平
面S 在垂直于磁场方向上的投影面积,也称为“有效面积”(如图所示)。
2.判断磁通量是否变化的方法
(1)根据公式Φ=BS sin 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。
1.如图所示,矩形线圈abcd 与有界的匀强磁场垂直,线圈的一半在磁场内,已知线圈的面积为2S,磁场
2
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的磁感应强度为B,规定图示位置穿过线圈的磁通量为正,以下说法正确的是( )
A.在图示位置时穿过线圈的磁通量为
B.线圈以ab 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为BS
C.线圈以ab 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为
D.线圈以cd 为轴转过
时穿过线圈的磁通量为
【答案】B
【详解】A.根据磁通量的定义,在题图示位置时穿过线圈的磁通量为
故A 错误;
B.线圈以ab 为轴转过
时,处于磁场部分的线圈在垂直磁场方向上投影的面积仍为S,可知穿过线圈的
磁通量仍为BS,故B 正确;
C.线圈以ab 为轴转过
时,处于磁场部分的线圈在垂直磁场方向上投影的面积仍为S,可知穿过线圈的
磁通量仍为BS,故C 错误;
D.线圈以cd 为轴转过
时,ab 边刚好转出磁场,则穿过线圈的磁通量为0,故D 错误。故选B。
2.如图所示,
、
两同心圆线圈的匝数分别为
匝和
匝,线圈半径分别为和
。分布着磁感应强度
大小为
的匀强磁场的圆形区域的边缘恰好与
线圈重合,则下列说法正确的是( )
A.穿过
、
两线圈磁通量相同
B.穿过
线圈的磁通量比
的大
C.穿过
线圈的磁通量比
的大
D.因为不知道匝数
和
的大小关系,所以无法比较穿过
、
两线圈的磁通量大小
【答案】A
3
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【详解】根据磁通量表达式
由于磁通量与匝数无关,
、
两线圈中磁场的有效面积相同,则穿过
、
两线圈磁通量相同。故选A。
考向
2 感应电流产生的条件
1.判断感应电流有无的方法
2.产生感应电流的三种常见情况
3.如图所示,在闭合电键K 后,要使Q 线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A.把滑动变阻器R 的滑片右移
B.把线圈P 中的铁心抽出
C.把线圈Q 靠近线圈P
D.把电键K 断开
【答案】C
【详解】A.根据题意。要使Q 线圈产生图示方向的电流,由右手螺旋定则可知通过Q 线圈的磁场方向从
右向左,如图所示
4
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闭合电键K 后,把R 的滑片右移,电路电阻增大,通过线圈P 的电流减小,由右手螺旋定则可知Q 中的磁
场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,通过右边Q 线圈磁场方向从左向右,Q 线圈电流方向向下,
与图示电流方向相反,故A 错误;
B.闭合电键K 后,将P 中的铁心从左边抽出,Q 线圈中的磁场方向从左向右,且磁感应强度在减小,根据
楞次定律,通过右边Q 线圈磁场方向从左向右,Q 线圈电流方向向下,与图示电流方向相反,故B 错误;
C.闭合电键,将Q 靠近P,Q 中的磁场方向从左向右,且在增强,根据楞次定律,左边导线的电流向下,
故C 正确;
D.闭合电键K 后,Q 中的磁场方向从左向右,把电键K 断开的瞬间,Q 中的磁场突然消失,根据楞次定律,
左边导线电流方向向上,故D 错误。故选C。
4.如图所示,在水平地面上建立平面直角坐标系xOy,直线1、2、3 平行于y 轴,直线4、5 平行于x 轴。
若地下平行于y 轴方向埋着一根通有恒定直流电的线缆,为了准确定位线缆的位置和走向,一圆形金属线
圈在水平地面上分别沿直线1、2、3 从x 轴往y 轴正方向匀速移动,或沿直线4、5 从y 轴往x 轴正方向匀
速移动,则下列说法正确的是( )
A.线圈沿着直线1、2、3 中的某条线移动时没有产生感应电流,则该条线的正下方一定没有线缆
B.线圈沿着直线1、2、3 中的某条线移动时没有产生感应电流,则该条线的正下方一定有线缆
C.线圈沿着直线4、5 移动的过程中,感应电流反向时,则该位置的正下方有线缆
D.线圈沿着直线4、5 移动的过程中,磁通量为零时,则该位置的正下方有线缆
【答案】D
【详解】AB.线圈沿着直线1、2、3 移动时,磁通量都不会变化,都不会产生感应电流,所以不能确定下
方是否有线缆,故AB 错误;
CD.线圈沿着直线4、5 移动时,从y 轴到线缆正上方的过程中磁通量先增大后减小,过了正上方后磁通量
反向先增大后减小,且在线缆正上方时磁通量最小为零,故C 错误,D 正确。故选D。
5
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考点二 楞次定律和右手定则
考向
1 楞次定律的理解及应用
1.内容: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。
2.适用范围:一切电磁感应现象
3.“阻碍”的含义及步骤
楞次定律中“阻碍”的含义
“四步法”判断感应电流方向
5.某品牌电瓶车的动能回收系统的结构原理如图所示,传动轴与磁铁固定连接,当车辆下坡时,车轮通
过传动装置带动磁铁在绕有多匝线圈的铁芯间转动,线圈通过
端给电池充电,不考虑磁铁转速的变化,
穿过线圈的磁通量按正弦(或余弦)规律变化,某时刻磁铁的位置和转动方向如图所示,下列说法正确的
是( )
A.在图示位置,线圈中的感应电动势最大
B.从图示位置开始的一小段时间内,线圈
端的电势比
端高
C.从图示位置转过
时,线圈中的感应电动势最大
D.从图示位置转过
时,线圈
端的电势比
端高
【答案】C
【详解】A.图示位置线圈中的磁通量最大,磁通量变化率为零,则线圈中的感应电动势为零,故A 错误;
B.从图示位置开始的一小段时间内,线圈中的磁场竖直向下且磁通量减小,根据楞次定律,感应电流由
到
端的电势比
端高,故B 错误;
6
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C.从图示位置转过
时,线圈中的磁通量最小,磁通量变化率最大,则线圈中的感应电动势最大,故C
正确;
D.从图示位置转过
时,线圈中的磁通量最大,感应电动势为零,
端的电势等于
端的电势,故D 错
误。故选C。
6.图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其 “发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线
管,松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置,P、Q 端与门铃(图中未画出)连接构成回路。下列说法
正确的是( )
A.按下按钮的过程,螺线管P 端电势较高
B.松开按钮的过程,螺线管Q 端电势较高
C.按下和松开按钮的过程,螺线管产生的感应电流方向相同
D.按下和松开按钮的过程,螺线管所受磁铁的安培力方向相反
【答案】D
【详解】A.按下按钮过程中,穿过线圈的磁通量向左增加,根据楞次定律可知,感应电动势的方向从P
端经螺线管向Q 端,则螺线管Q 端电势较高,故A 错误;
B.松开按钮过程中,穿过线圈的磁通量向左减小,根据楞次定律可知,感应电动势的方向从Q 端经螺线
管向P 端,此时螺线管P 端电势较高,故B 错误;
C.按下按钮过程中,螺线管Q 端电势较高;松开按钮过程中,螺线管P 端电势较高,按下和松开按钮的
过程,螺线管产生的感应电流方向相反,故C 错误;
D.按下和松开按钮的过程,螺线管产生的感应电流方向相反,磁场方向不变,螺线管所受磁铁的安培力
方向相反,故D 正确。故选D。
考向
2 右手定则的应用
1.内容: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。
7
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2.适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
3.右手定则应用“三注意”:
①磁感线必须垂直穿入掌心。
②拇指指向导体运动的方向。
③四指所指的方向为感应电流方向。
7.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈
相连。导线圈
在
的中间,与
共面放置。
要使
中获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒
的运动情况可能是( )
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
【答案】C
【详解】根据题意可知,欲使N 产生顺时针方向的感应电流,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向
垂直于纸面向里,由楞次定律可知,有两种情况:一是M 中有顺时针方向逐渐减小的电流,使其在N 中的
磁场方向向里,且磁通量在减小,此时应使ab 向右减速运动;二是M 中有逆时针方向逐渐增大的电流,
使其在N 中的磁场方向向外,且磁通量在增大,此时应使ab 向左加速运动。故选C。
8.如图所示,铜圆盘安装在竖直的铜轴上,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷c、d 分
别与圆盘的边缘和铜轴接触良好,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻为R,先将开关闭合,待圆盘转速
稳定后再断开开关,不计一切摩擦,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关时,从上往下看圆盘逆时针转动
B.闭合开关转速稳定时,流过圆盘的电流不为零
C.断开开关时,a 点电势低于b 点电势
D.断开开关后,流过电阻R 上的电流方向与原电流方向相反
【答案】C
【详解】A.闭合开关时,圆盘内电流方向从圆盘中心沿半径向边缘流动,根据左手定则得从上往下看圆
盘顺时针转动,故A 错误;
8
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B.闭合开关转速稳定时,因为圆盘在转动的过程中产生电动势,相当于电源提供的电流和圆盘转动切割
磁感线产生的电流相互抵消,所以流过圆盘的电流为零,故B 错误;
C.断开开关时,因为圆盘在顺时针转动的过程中产生电动势,相当于电源,由右手定则可知回路中电流
方向在电阻R 上从b 流向a,所以a 点电势低于b 点电势,故C 正确;
D.闭合开关时,由电路可知流过电阻R 上的电流方向从b 流向a,断开开关后,流过电阻R 上的电流方向
从b 流向a,与原电流方向相同,故D 错误。故选C。
考向
3 楞次定律推论的应用
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”
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
9
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D.线圈a 对水平桌面的压力FN将增大
【答案】D
【详解】AB.当滑动触头P 向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b 的电流增大,穿过
线圈a 的磁通量增加,方向向下;根据楞次定律即可判断出线圈a 中感应电流方向俯视应为逆时针,故AB
错误;
C.根据楞次定律,感应电流的产生总是阻碍引起感应电流的原因,因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a
的磁通量增加,故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a 应有收缩的趋势,故C 错误;
D.开始时线圈a 对桌面的压力等于线圈a 的重力,当滑动触头向下滑动时,可以用“等效法”,即将线圈
a 和b 看做两个条形磁铁,判断知此时两磁铁的N 极相对,互相排斥,故线圈a 对水平桌面的压力将增大,
故D 正确。故选D。
10.如图所示,金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上,圆环面水平。在圆环正上方,一质量为m,可
视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上,细线与圆环的轴线重合,小磁铁距铁架台底面的高度为
h。现剪断细线,小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确
的是( )
A.小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为
B.小磁铁下落的整个过程中,加速度先小于g 后大于g
C.在小磁铁下落的整个过程中,圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下
D.在小磁铁下落的整个过程中,圆环中的感应电流先逆时针后顺时针(从上往下看)
【答案】D
【详解】A.小磁铁下落的整个过程中,圆环中产生感应电流,则小磁铁的机械能不守恒,所以有
则小磁铁落在铁架台底面上时的速度v 小于
,故A 错误;
BC.根据楞次定律中“来拒去留”可知,小磁铁下落的整个过程中,圆环产生的感应电流总是要阻碍小磁
铁与圆环间的相对运动,所以圆环对它的作用力始终竖直向上,则加速度始终小于g,故BC 错误;
D.小磁铁在圆环上方下落时,圆环磁通量增加,则产生的感应磁场方向竖直向上,根据右手螺旋定则判
断可知,圆环中的感应沿逆时针方向。小磁铁在圆环下方下落时,圆环磁通量减小,产生的感应磁场方向
竖直向下,则根据右手螺旋定则判断可知,圆环中的感应沿顺时针方向,故D 正确。故选D。
10
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考点三 探究影响感应电流方向的因素
考向 实验原理及操作
1.实验思路
条形磁体通过插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量,利用电流表指针的偏转方向判断感应电流
的方向。
2.实验现象
相对运动情况
原磁场方向
向下
向下
向上
向上
Φ 的变化情况
增加
减少
减少
增加
感应电流的磁场方向
(线圈中)
向上
向下
向上
向下
感应电流在线圈中的
方向
自下而上
自上而下
自下而上
自上而下
感应电流的磁场方向
与原磁场方向的关系
相反
相同
相同
相反
3.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感
应电流的磁场与原磁场的方向相同。
11.同学们在学习了感应电流产生的条件后,想通过实验探究影响感应电流方向的因素,实验过程如下:
11
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(1)按照图1 所示电路连接器材,闭合电键,电流表指针向右偏转,对调电源正负极,重复以上操作。该
步骤目的是获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系;(填“电流”或者“磁铁的运动”)
(2)按照图2 所示电路连接器材,查明线圈中导线的绕向,以确定磁体运动时感应电流产生的磁场方向;
(3)分别改变磁体磁场的方向和磁体运动方向,观察指针偏转方向,使用表格中记录数据;根据第1 步探
究的对应关系,表中实验4 中标有“▲”空格应填 (选填“向上”、“向下”、“向左”或
“向右”):
实验序号
磁体磁场的方向
(正视)
磁体运动情况
指针偏转情况
感应电流的磁场方向
(正视)
1
向下
插入线圈
向左
向上
2
向下
拔出线圈
向右
向下
3
向上
插入线圈
向右
向下
4
向上
拔出线圈
向左
▲
(4)根据表中所记录数据,进行如下分析:
①由实验1 和 (填实验序号)可得出结论:感应电流方向与磁体运动情况有关。
②由实验2、4 得出的结论:穿过闭合回路的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向 (选
填“相同”、“相反”或“无关”)。
(5)经过进一步讨论和学习,同学们掌握了影响感应电流方向的因素及其结论,为电磁感应定律的学习
打下了基础。
【答案】 电流 向上 2 相同
【详解】(1)[1]按照图1 所示电路连接器材,闭合电键,电流表指针向右偏转,对调电源正负极,重复
以上操作。该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与电流方向的对应关系。
(3)[2]磁体磁场的方向向上,拔出线圈,发现指针向左偏转,根据实验序号1 数据可知感应电流的磁场
方向向上。
(4)①[3]要探究感应电流方向与磁体运动情况,需保证磁体磁场的方向相同,磁体运动方向不同,所以
由实验1 和2 可得出结论:感应电流方向与磁体运动情况有关。
②[4]由实验2、4 得出的结论:穿过闭合回路的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。
12.某同学利用如图所示装置探究“影响感应电流方向的因素”,下表为该同学记录的实验现象。
N 极插入
N 极拔出
S 极插入
S 极拔出
原磁场方向
向下
向下
向上
向上
A/B 灯现象
A 灯亮
B 灯亮
B 灯亮
A 灯亮
感应电流磁场的方
向上
向下
向下
向上
12
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向
(1)实验前先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极(二极管通正向电流时,电流的流入端为二极管的正极,
流出端为二极管的负极)进行确认,某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转,说明此时黑表笔接触的
是二极管的 (填“正极”或“负极”)。
(2)由实验记录可得当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向
(填“相同”“相反”或“没有关系”);当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与条形磁铁
在线圈内产生的磁场方向 (填“相同”“相反”或“没有关系”)。由此得出的结论是感应电
流的磁场总是阻碍原磁场的 的变化。
(3)该同学利用上面实验中得到的结论,在图所示装置中进行了一些操作,发现电流表的指针向右偏转(电
流表的偏转满足左进左偏,右进右偏),该同学可能进行了的操作是__________。
A.闭合开关瞬间
B.断开开关瞬间
C.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
D.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动
【答案】(1)负极(2) 相反 相同 磁通量 (3)AC
【详解】(1)测量时发现多用电表指针几乎没有偏转,说明二极管的负极与电源正极相连,由于黑表笔
与电源正极相连,故此时黑表笔接触的是二极管的负极。
(2)[1][2][3]由实验记录可得当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生
的磁场方向相反,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相同,由此得出的结论是感应
电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化。
(3)AB.闭合开关瞬间,线圈A 中电流增大,产生的磁场增大,线圈B 中向下的磁通量增大,根据楞次
13
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定律,电流表中有从右向左的电流,电流表的指针向右偏转,同理可得,断开开关瞬间,电流表的指针向
左偏转,故A 正确,B 错误;
CD.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,线圈A 中电流增大,产
生的磁场增大,线圈B 中向下的磁通量增大,根据楞次定律,电流表中有从右向左的电流,电流表的指针
向右偏转,同理可得,开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的指针向左偏转,故C 正确,D
错误。故选AC。
13.如图,水平光滑桌面(纸面)上两根长直导线M、N 相互垂直固定放置,两者彼此绝缘,M 通有向上
的电流,N 通有向右的电流,桌面上4 个圆形金属线框a、b、c、d 分别放在两导线交叉所形成的编号为
1、2、3、4 的区域内,每个线框距两导线的距离均相同。当两导线中的电流都由i 然增大到2i 时( )
A.a 向左下方运动
B.b 向右下方运动
C.c 向左下方运动
D.d 向右下方运动
【答案】D
【详解】AC.由右手螺旋定则可知,导线M 和N 在线框a 处的磁感线方向相反,又距导线的距离相同,所
以线框a 的磁通量为0。同理,线框c 处的磁通量也为0。当电流都增大时,两个方向的磁感线都变多,但
磁通量不变还是0,所以线框a、c 静止不动。故AC 错误;
B.由右手螺旋定则可知,导线M 和N 在线框b 处的磁感线方向都向外,当两导线电流增大时,线框b 的
磁通量增加,由楞次定律可知,线框b 将远离两导线,向左上方运动。故B 错误;
D.由右手螺旋定则可知,导线M 和N 在线框d 处的磁感线方向都向里,当两导线电流增大时,线框d 的
磁通量增加,由楞次定律可知,线框d 将远离两导线,向右下方运动。故D 正确。
故选D。
14.为如图所示,在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁,
当给条形磁铁一竖直向上的初速度后,磁铁上升到最高点后下落,在条形磁铁向下运动的过程中,将会出
现的情况是( )
14
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A.磁铁的加速度小于g
B.金属环对桌面压力小于自身重力
C.俯视观察,左边金属圆环会产生逆时针感应电流
D.两金属环将加速靠近(不考虑金属环之间的作用)
【答案】A
【详解】AB.当磁铁从最高点开始下落时,穿过两个圆环的磁通量增大,金属环产生感应电流,金属环受
到向下的安培力,而磁铁受到向上的磁场力,所以磁铁向下运动时的加速度会小于g,金属环对桌面压力
大于自身重力,故A 正确,B 错误;
C.当磁铁从最高点开始下落时,穿过两个圆环的向上的磁通量增大,俯视观察,左边金属圆环会产生顺
时针感应电流,故C 错误;
D.当磁铁从最高点开始下落时,穿过两个圆环的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流的磁场总要
阻碍磁通量的变化,所以两个圆环要向磁通量增减小的方向运动,则知a、b 两线圈相互排斥远离,故D 错
误。
故选A。
15.如图,在水平光滑桌面上,固定两条平行绝缘直导线,通以相同电流,导线之间放置两个相同的圆形
小线圈。当两侧导线中电流同样增大时,忽略不计两小线圈之间作用力,则( )
A.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向B.两小线圈中感应电流都沿逆时针方向
C.两小线圈会相互靠近
D.两小线圈会相互远离
【答案】C
【详解】AB.根据安培定则可知,左侧圆形小线圈向下的磁通量变大,右侧圆形小线圈向上的磁通量变大,
根据楞次定律,左侧圆形小线圈感应电流沿逆时针方向,右侧圆形小线圈感应电流沿顺时针方向,故AB
错误;
CD.根据左手定则可知,左侧圆形小线圈受到向右的安培力,右侧圆形小线圈受到向左的安培力,所以两
小线圈会相互靠近,故C 正确,D 错误。
故选C。
16.两圆环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,下列说法正确的是( )
15
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A.A 可能带正电且转速减小
B.A 可能带负电且转速恒定
C.若A 带负电,B 有扩张的趋势
D.若A 带正电,B 有扩张的趋势
【答案】D
【详解】A.若A 带正电,逆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,A 外磁场方向
垂直纸面向里,当转速减小时,穿过B 的磁通量向外减小,根据楞次定律(增反减同)可知,B 中产生逆
时针方向的电流,故A 错误;
B.若A 带负电,逆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,A 外磁场方向垂直纸面
向外,当转速不变时,穿过B 的磁通量不变,B 中无感应电流,故B 错误;
C.若A 带负电,逆时针转动产生顺时针方向的电流,与图示B 中电流方向相同,同向电流相互吸引,B 环
有收缩的趋势,故C 错误;
D.若A 带正电,逆时针转动产生逆时针方向的电流,与图示B 中电流方向相反,异向电流相互排斥,B 环
有扩张的趋势,故D 正确。
故选D。
17.通电螺线管外套着a、b 两个金属环,两个环的圆心在螺线管的轴线上,如图所示。闭合开关S,在移
动滑动变阻器的滑动头P 时,下列说法正确的( )
A.磁通量
B.当P 向右滑动时,a、b 两环的面积有收缩的趋势
C.当P 向左滑动时,b 环中的感应电流方向为逆时针方向(从左向右看)
D.a、b 两环中感应电流的磁场与螺线管内部磁感应强度方向相同
【答案】C
【详解】A.由于螺线管内部磁场和外部磁场均通过线圈a、b,且内部磁场的磁通量大于外部磁场的磁通
量,则
因为螺线管外部磁场通过金属环a 的磁通量小于通过金属环b 的磁通量,故
故A 错误;
B.P 向右滑动,滑动变阻器阻值减小,电路总阻值减小,螺线管电流变大,根据安培定则可知通过a、b
环中的磁通量向左变大,根据楞次定律可知,a、b 两环的面积有扩张的趋势,故B 错误;
16
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C.P 向左滑动,滑动变阻器阻值增大,电路总阻值增大,螺线管电流变小,根据安培定则可知通过a、b
环中的磁通量向左变小,根据楞次定律可知,b 环中的感应电流方向为逆时针方向(从左向右看),故C
正确;
D.移动滑动变阻器的滑动头P,电路总电阻变化,线圈电流变化,电流磁场的变化使金属环a、b 发生电
磁感应现象,若螺线管电流的磁场变大,在金属环范围内,螺线管内部磁场比外部磁场变化快,则两金属
环磁通量变大,故感应电流的磁场与螺线管内部磁场反向;反之,感应电流的磁场与螺线管内部磁场同向,
故D 错误。
故选C。
18.纸面内有U 形金属导轨,AB 部分是直导线(如图所示)。虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场。AB
右侧有圆线圈C,为了使C 中产生顺时针方向的感应电流,紧贴导轨的金属棒MN 在磁场里的运动情况是(
)
A.向右匀速运动
B.向左匀速运动
C.向右加速运动
D.向右减速运动
【答案】C
【详解】AB.导线MN 匀速向右或向左运动时,导线MN 产生的感应电动势和感应电流恒定不变,AB 产生
的磁场恒定不变,穿过线圈C 中的磁通量不变,没有感应电流产生.故AB 错误.
C.导线MN 加速向右运动时,导线MN 中产生的感应电动势和感应电流都增大,由右手定则判断出来MN
中感应电流方向由N→M,根据安培定则判断可知:AB 在C 处产生的磁场方向:垂直纸面向外,穿过C 磁
通量增大,由楞次定律判断得知:线圈C 产生顺时针方向的感应电流.故C 正确.
D.同理导线MN 减速向右运动时,由楞次定律判断得知:线圈M 产生逆时针方向的感应电流,故D 错误.
故选C.
19.如图所示,
是金属框,框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体
向右移动时,下列说法正
确的是( )
17
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A.电路CDEF 中感应电流为顺时针方向
B.电路
中感应电流为逆时针方向
C.电路
中感应电流为顺时针方向
D.电路
中感应电流为逆时针方向
【答案】D
【详解】根据题意,由右手定则可知,导体
中的电流由
,则电路
中感应电流为顺时针方
向,电路
中感应电流为逆时针方向。
故选D。
20.如图,一导体棒ab 在均匀磁场中沿金属导轨向右作匀加速运动,磁场方向垂直导轨所在平面。若导轨
电阻忽略不计,并设铁芯磁导率为常数,则达到稳定后在电容器的M 极板上( )
A.带有一定量的正电荷
B.带有一定量的负电荷
C.带有越来越多的正电荷
D.带有越来越多的负电荷
【答案】B
【详解】导体棒ab 在均匀磁场中沿金属导轨向右作匀加速运动,由右手定则可知ab 中的感应电流方向为
b→a,由安培定则可知铁芯右边的磁感应方向向上,且由于导体棒做匀加速直线运动,磁通量均匀增加,
所以铁芯左边的磁感应方向向下,且磁通量均匀增加。由楞次定律可知,电容器的M 极板带负电荷,且均
匀增加的磁场产生恒定的电场,所以电容器的M 极板上带一定量的负电荷,B 正确。
故选B。
21.如图,两个半径不同但共心的圆形导线环A、B 位于同一平面内,A 环的半径小于B 环的半径,已知在
到
的时间间隔内,当导线环A 中的电流i 发生某种变化,而导线环B 中的感应电流总是逆时针方向,
且导线环B 总有收缩的趋势,规定顺时针方向为环A 中电流的正方向,则iA随时间t 的变化的图线可能是
18
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( )
A.
B.
C.
D.
【答案】BD
【详解】由于A 中电流产生磁场穿过导线环B 有两个相反方向,且处于A 内部的磁感线更多,当导线环B
总有收缩的趋势,说明B 环中磁通量在减小,所以环A 中电流在减小;由于导线环B 中的感应电流总是逆
时针方向,且导线环B 总有收缩的趋势,说明环B 中感应电流受到环A 中电流的吸引,根据同向电流相互
吸引可知A 环电流为逆时针方向,规定顺时针方向为环A 中电流的正方向,则A 环电流为负。
故选BD。
22.如图甲所示,金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上,金属棒AB 放在金属框上,圆环a、b
端接如图乙所示的余弦交变电流,金属棒AB 始终保持静止。以图甲中电流方向为正方向,则下列说法正
确的是( )
A.
内,金属棒中的感应电流方向为B→A
B.
内,金属棒受到水平向右的静摩擦力
C.
时刻,金属棒受到的安培力最大
D.
内,金属棒中的感应电流先减小后增大
【答案】AB
【详解】A.
内,右侧闭合回路中穿过纸面向外的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,金属
棒中的感应电流方向为B→A,故A 正确;
B.
内,根据左手定则,可知金属棒受到水平向左的安培力,由二力平衡,可知金属棒受到水平向右
的静摩擦力,故B 正确;
C.
时刻,圆环中电流的变化率为零,则穿过闭合回路的磁通量变化率为零,感应电流为零,则金属棒
受到的安培力也为零,故C 错误;
19
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D.
内,由图乙可知,电流的变化率先增大后减小,则右侧闭合回路中的磁通量的变化率也先增大后
减小,根据法拉第电磁感应定律,可知金属棒中的感应电流先增大后减小,故D 错误。
故选AB。
23.如图所示,光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界(边界竖直)匀强磁场,一直径与磁场区域宽
度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下,在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说
法正确的是( )
A.线圈进磁场的过程中,线圈中的感应电流沿逆时针方向
B.线圈出磁场的过程中,线圈中的感应电流沿逆时针方向
C.该拉力的方向水平向右
D.该拉力为恒力
【答案】AC
【详解】A.线圈进入磁场的过程中,垂直于纸面向里的磁通量变大,根据楞次定律可知线圈中的感应电
流产生的磁场应垂直于纸面向外,根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向;故A 正确;
B.线圈离开磁场的过程中,垂直于纸面向里的磁通量变小,根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的
磁场应垂直于纸面向里,根据安培定则可知线圈中的电流为顺时针方向,故B 错误;
CD.线圈切割磁感线的有效长度示意图如图所示
结合楞次定律阻碍相对运动的推论,根据左手定则可知安培力始终水平向左,则该拉力的方向水平向右;
由于切割磁感线的有效长度是变化的,所以线圈中产生的感应电动势是变化的,感应电流是变化的,线圈
受到的安培力大小是变化的,所以拉力大小是变化的。故C 正确,D 错误。
故选AC。
24.某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置如图所示, 在电梯挂厢上安装永久磁铁,
并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确
的是( )
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A.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 中的电流方向相同
B.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 中的电流方向相反
C.当电梯坠落至永久磁铁在线圈A、B 之间时,闭合线圈A、B 均对电梯的下落起阻碍作用
D.当电梯坠落至永久磁铁在线圈B 下方时,闭合线圈A、B 不再对电梯的下落起阻碍作用
【答案】BC
【详解】AB.根据楞次定律,当电梯坠落时,磁铁在线圈A 中产生向上的磁场减弱,故线圈A 中会产生逆
时针电流(俯视),磁铁在线圈B 中产生向上的磁场增强,则B 中产生顺时针电流(俯视),则A 和B 中
电流方向相反,故A 错误,B 正确;
CD.若电梯突然坠落,线圈内的磁通量发生变化,将在两个线圈中产生感应电流,两个线圈的感应电流都
会有来句去留的效果阻碍磁铁的相对运动,但不能阻止磁铁的运动,可起到应急避险作用,故C 正确,D
错误。
故选BC。
25.如图为电磁刹车实验装置,小车底面安装有矩形导线框abcd,线框底面平行于地面,在小车行进方向
有与abcd 等宽、等长的有界匀强磁场,磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力,小车穿过磁
场后滑行一段距离停止。则小车( )
A.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.进入磁场时,矩形导线框中感应电流的方向为abcda
C.穿过磁场的过程中,中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
D.穿过磁场的过程中,矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
【答案】BD
【详解】AB.进入磁场时,ab 边切割磁感线,根据右手定则,则可判断感应电流的方向为abcda,故A 错
误,B 正确;
C.因为矩形导线框与有界磁场等宽,导线框进入磁场时,磁通量增大,离开磁场时,磁通量减小,所以
一直有感应电流,故C 错误;
D.进入磁场时感应电流的方向为abcda,根据左手定则可判断ab 边受到安培力的方向沿水平向左;离开
磁场时的电流方向为adcba,根据左手定则,cd 边受到安培力的方向依然水平向左。故D 正确。
故选BD。
26.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,当固定线圈上突然通过直流
电流时,线圈端点的金属环被弹射出去。在左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制
成的形状、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( )
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A.从左侧看,环中感应电流沿逆时针方向
B.电池正负极调换后,金属环向右弹射
C.铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流
D.若将环放置在线圈右方,环将向右弹出
【答案】CD
【详解】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,环中感应电流电流由左侧看为顺时针;故A 错误;
B. 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B 错误;
C. 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
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,故C 正确;
D. 若环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动;故D 正确。
故选CD。
27.如图,一导体圆环保持水平,沿一个匀称的条形磁铁轴线落下,条形磁铁竖直固定,圆环中心始终位
于磁铁轴线上.已知当圆环落至
、
两位置时,刚好经过磁铁上下端截面,而
位置位于磁铁正中央.不
计空气阻力,下列说法正确的有( )
A.圆环由
落至
的过程中,环中感应电流从上向下看为顺时针
B.圆环由
落至
的过程中,穿过圆环的磁通量在减少
C.圆环落至
、
之间时,圆环有收缩趋势
D.圆环由
落至E 的过程中,任意时刻加速度都小于重力加速度
【答案】AC
【详解】圆环由
落至
的过程中,穿过圆环向上的磁通量增大,根据楞次定律可得环中感应电流从上向
下看为顺时针,A 正确;当圆环在
、
之间下落时,穿过圆环的磁场分为两部分,一部分是磁铁外部向
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下的磁场,一部分是磁铁内部方向竖直向上的磁场(这部分是匀强磁场,恒定不变,即向上穿过圆环的磁
感线条数恒定不变),即
,磁铁外部磁场在
位置最弱,磁感线条数最少,故在
位置穿过
圆环的磁通量最大,磁感线最密集,圆环由
落至
的过程中,磁通量增大,从
到
过程中,穿过圆环
的磁通量减小,故圆环有收缩趋势,B 错误,C 正确;在
位置,磁感线都是竖直向上的,水平方向上没
有分量,圆环在该位置不切割磁感线,没有感应电流,不受安培力作用,故在该位置圆环的加速度等于重
力加速度,D 错误.
28.某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)图a 中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是 。
A.灯泡A、B 均不发光 B.灯泡A、B 交替短暂发光
C.灯泡A 短暂发光、灯泡B 不发光 D.灯泡A 不发光、灯泡B 短暂发光
(2)通过实验得知:当电流从图b 中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体
(选填“向上”或“向下”)运动时,电流计指针向右偏转。
(3)为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图c 的电路。
(4)若图c 电路连接正确,在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 (选填“左”或
“右”)端。
(5)若图c 电路连接正确,开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P 中快速抽出时,观察到电流
计指针 。
A.不偏转 B.向左偏转 C.向右偏转
【答案】 B 向上 左 C
【详解】(1)[1]条形磁铁向上移动一小段距离,穿过螺线管的磁感线减少,向下移动一小段距离,穿过
螺线管的磁感线增加,移动方向不同,产生的感应电流方向不同,根据二极管具有单向导电性可知灯泡
A、B 交替短暂发光。
故选B。
(2)[2]当磁体向上运动时,穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少,根据楞次定律,可知线圈中的感应
电流产生的磁场竖直向下,根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入,指针向右偏;故磁体向上运动。
(4)[3]闭合开关瞬间,电路中电流增多,电磁铁的磁性增强,穿过螺线管的磁感线增多,会产生感应电
流,为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表,闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。
(5)[4]开关闭合瞬间,穿过螺线管的磁通量增多,根据题意可知指针向左偏转,所以将铁芯从线圈P 中
快速抽出时,穿过螺线管的磁通量减少,观察到电流计指针向右偏转。
23
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故选C。
1.(2024·江苏·高考真题)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a、b,线圈a 处在垂直纸面
向里的匀强磁场中,线圈b 位于右侧无磁场区域,现将线圈a 从磁场中匀速拉出,线圈a、b 中产生的感应
电流方向分别是( )
A.顺时针,顺时针
B.顺时针,逆时针
C.逆时针,顺时针
D.逆时针,逆时针
【答案】A
【详解】线圈a 从磁场中匀速拉出的过程中穿过a 线圈的磁通量在减小,则根据楞次定律可知a 线圈的电
流为顺时针,由于线圈a 从磁场中匀速拉出则a 中产生的电流为恒定电流,则线圈a 靠近线圈b 的过程中
线圈b 的磁通量在向外增大,同理可得线圈b 产生的电流为顺时针。
故选A。
2.(2024·广东·高考真题)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图
甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均
为B.磁场中,边长为L 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,
永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是( )
A.穿过线圈的磁通量为
B.永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大
C.永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小
D.永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向
【答案】D
【详解】A.根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0,故A 错误;
BC.根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快,磁通量变化越快,线圈中感应电动势越大,
故BC 错误;
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D.永磁铁相对线圈下降时,根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向,故D 正确。
故选D。
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