第05講楞次定律（解析版）

第05講楞次定律目標導航目標導航課程標準課標解讀1.探究影響感應(yīng)電流方向的因素；2.理解楞次定律。3.用能量的觀點解釋楞次定律1.通過實驗探究電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系。2.通過實驗探究感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化之間的關(guān)系。3.理解楞次定律，會用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。4.理解右手定則，會用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。知識精講知識精講知識點01實驗：探究感應(yīng)電流的方向（一）實驗原理1．由電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系，找出感應(yīng)電流的方向．2．通過實驗，觀察分析原磁場方向和磁通量的變化，記錄感應(yīng)電流的方向，然后歸納出感應(yīng)電流的方向與原磁場方向、原磁通量變化之間的關(guān)系．（二）實驗器材條形磁體，螺線管，靈敏電流計，導線若干，干電池，滑動變阻器，開關(guān)，電池盒．（三）進行實驗1．探究電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向之間的關(guān)系．實驗電路如圖所示：結(jié)論：電流從哪一側(cè)接線柱流入，指針就向哪一側(cè)偏轉(zhuǎn)，即左進左偏，右進右偏。2．探究條形磁體插入或拔出線圈時感應(yīng)電流的方向(1)按下圖連接電路，明確螺線管的繞線方向．(2)按照控制變量的方法分別進行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向下時抽出線圈的實驗．(3)觀察并記錄磁場方向、電流方向、磁通量大小變化情況。(4)整理器材．（四）實驗結(jié)果分析根據(jù)上表記錄，得到下述結(jié)果：甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少．實驗結(jié)論：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．【知識拓展1】注意事項1．確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時，要用試觸法并注意減小電流強度，防止電流過大或通電時間過長損壞電流表．2．電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計．3．實驗前設(shè)計好表格，并明確線圈的繞線方向．4．按照控制變量的思想進行實驗．5．進行一種操作后，等電流計指針回零后再進行下一步操作．【即學即練1】實驗：探究影響感應(yīng)電流方向的因素（1）實驗原理a.由電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系，找出感應(yīng)電流的方向。b.通過實驗，觀察、分析原磁場方向和磁通量的變化，記錄感應(yīng)電流的方向，然后歸納出感應(yīng)電流的方向與原磁場方向、原磁通量變化之間的關(guān)系。（2）實驗器材條形磁體，螺線管，電流表，導線若干，滑動變阻器，開關(guān)，干電池，電池盒。（3）實驗過程a.探究電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向和電流方向之間的關(guān)系。實驗電路如圖甲、乙所示：結(jié)論：電流從哪一側(cè)接線柱流入，指針就向哪一側(cè)偏轉(zhuǎn)，即左進左偏，右進右偏。（指針偏轉(zhuǎn)方向應(yīng)由實驗得出，并非所有電流表都是這樣的）（i）按圖連接電路，明確螺線管的繞線方向。（ii）按照控制變量的方法分別進行N極（S極）向下插入線圈和N極（S極）向下時抽出線圈的實驗。（iii）觀察并記錄磁場方向、電流方向、磁通量大小變化情況，并將結(jié)果填入表格。甲乙丙丁條形磁體運動的情況N極向下插入線圈S極向下插入線圈N極朝下時抽出線圈S極朝下時抽出線圈原磁場方向（“向上”或“向下”）穿過線圈的磁通量變化情況（“增加”或“減少”）感應(yīng)電流的方向（在螺線管上方俯視）逆時針順時針順時針逆時針感應(yīng)電流的磁場方向（“向上”或“向下”）原磁場與感應(yīng)電流磁場方向的關(guān)系（iiii）整理器材。（4）結(jié)果分析根據(jù)上表記錄，得到下述結(jié)果：甲、乙兩種情況下，磁通量都___________，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向___________，阻礙磁通量的增加；丙、丁兩種情況下，磁通量都___________，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向___________，阻礙磁通量的減少。實驗結(jié)論：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即___________總要___________引起感應(yīng)電流的___________。（5）注意事項a.確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時，要用試觸法并注意減小電流強度，防止電流過大或通電時間過長損壞電流表。b.電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計。c.實驗前設(shè)計好表格，并明確線圈的繞線方向。d.按照控制變量的思想進行實驗。e.完成一種操作后，等電流計指針回零后再進行下一步操作?！敬鸢浮吭黾酉喾礈p少相同感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的變化【解析】將表格內(nèi)容完善：甲乙丙丁條形磁體運動的情況N極向下插入線圈S極向下插入線圈N極朝下時抽出線圈S極朝下時抽出線圈原磁場方向（“向上”或“向下”）向下向上向下向上穿過線圈的磁通量變化情況（“增加”或“減少”）增加增加減少減少感應(yīng)電流的方向（在螺線管上方俯視）逆時針順時針順時針逆時針感應(yīng)電流的磁場方向（“向上”或“向下”）向上向下向下向上原磁場與感應(yīng)電流磁場方向的關(guān)系相反相反相同相同根據(jù)上表記錄，得到下述結(jié)果：甲、乙兩種情況下，磁通量都增加，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；丙、丁兩種情況下，磁通量都減少，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少。實驗結(jié)論：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。知識點02楞次定律與右手定則（一）楞次定律1．內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2．從能量角度理解楞次定律感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然結(jié)果，當磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時，推力或拉力做功，使機械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能．（二）右手定則伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．（三）對楞次定律的理解1．楞次定律中的因果關(guān)系楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果．2．對“阻礙”的理解問題結(jié)論誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化為何阻礙(原)磁場的磁通量發(fā)生了變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當原磁場磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當原磁場磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同”結(jié)果如何阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進行，最終結(jié)果不受影響3.“阻礙”的表現(xiàn)形式從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙磁通量的變化．從相對運動的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙相對運動．【知識拓展2】（一）應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟(1)明確所研究的閉合回路，判斷原磁場方向．(2)判斷閉合回路內(nèi)原磁場的磁通量變化．(3)依據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向．(4)利用右手螺旋定則(安培定則)判斷感應(yīng)電流的方向。（二）右手定則的理解和應(yīng)用1．右手定則適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判斷．2．右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和感應(yīng)電流方向三者之間的關(guān)系：(1)大拇指所指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動．(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導體相當于電源．3．楞次定律與右手定則的比較規(guī)律比較內(nèi)容楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于部分導體在磁場中做切割磁感線運動的情況聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例【即學即練2】在赤道上方沿東西方向水平放置一根導體棒，如果讓導體棒靜止開始釋放，不考慮導體棒的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力，那么導體棒下落過程中將（）A．西端電勢高于東端電勢B．先做加速運動，最后穩(wěn)定做勻速運動C．兩端電勢差不為零，但保持不變D．以上說法均不對【答案】D【解析】A．在赤道上方，磁感線由南向北，根據(jù)右手定則，西端電勢低于東端電勢，A錯誤；B．棒只產(chǎn)生電動勢不產(chǎn)生感應(yīng)電流，導體棒做自由落體運動，B錯誤；C．根據(jù)兩端電勢差逐漸增大，C錯誤。故選D?！炯磳W即練3】如圖，圓環(huán)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b與電源、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向下滑動，下列表述正確的是（）

A．線圈a中將產(chǎn)生沿順時針方向（俯視）的感應(yīng)電流 B．線圈a對水平桌面的壓力F不變C．穿過線圈a的磁通量減小 D．線圈a有收縮的趨勢【答案】D【解析】AC．當滑動觸頭P向下移動時電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大，則b產(chǎn)生的磁場增大，根據(jù)安培定則可知磁場的方向向下，從而判斷出穿過線圈a的磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可以判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時針，故AC錯誤；B．開始時線圈a對桌面的壓力等于線圈a的重力，當滑動觸頭向下滑動時，穿過線圈a的磁通量增加，故只有線圈面積減少或遠離線圈b時才能阻礙磁通量的增加，故線圈a有遠離b的趨勢，故線圈a對水平桌面的壓力將增大，B錯誤；D．當滑動觸頭P向下移動時電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大，則b產(chǎn)生的磁場增大，根據(jù)安培定則可知磁場的方向向下，從而判斷出穿過線圈a的磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律的推廣：“感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”，因為滑動觸頭向下滑動導致穿過線圈a的磁通量增加，故只有線圈面積減少或遠離線圈b時才能阻礙磁通量的增加，故線圈a應(yīng)有收縮的趨勢，D正確。故選D。能力拓展能力拓展考法01探究感應(yīng)電流的方向【典例1】小張同學用圖甲的實驗裝置“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。斷開開關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下。

(1)閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，靈敏電流計的指針________（填“向左偏轉(zhuǎn)”、“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；(2)閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將線圖A從線圈B抽出的過程中，靈敏電流計的指針__________（填“向左偏轉(zhuǎn)”、“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；(3)如圖乙所示，為熱敏電阻，其阻值隨著周圍環(huán)境溫度的升高而減小。輕質(zhì)金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)。若周圍環(huán)境溫度急劇上升時，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向_______（填“順時針”或“逆時針”），金屬環(huán)A將向________（填“左”或“右”）運動，并有________（填“收縮”或“擴張”）的趨勢?！敬鸢浮肯蛴移D(zhuǎn)向左偏轉(zhuǎn)逆時針左收縮【解析】(1)[1]如果在斷開開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏了一下，說明穿過線圈的磁通量減小，電流計指針向左偏，合上開關(guān)后，將滑動變阻器的滑片向右滑動時，電阻變小，流過線圈的電流變大，那么穿過線圈的磁通量增加，電流計指針將向右偏轉(zhuǎn)。(2)[2]將線圈A從線圈B抽出的過程中，穿過線圈的磁通量減少，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)[3]由圖乙可知根據(jù)右手螺旋定則可判斷螺線管磁場方向向右；當周圍環(huán)境溫度急劇上升時，熱敏電阻的阻值減小，回路中電流增加，穿過金屬環(huán)A的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生向左的感應(yīng)磁場，再由右手螺旋定則可知從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向逆時針；[4][5]因穿過A環(huán)的磁通量增加，據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原電流磁場方向相反，故相互排斥，則金屬環(huán)A將向左運動，且金屬環(huán)A有收縮趨勢?？挤?2右手定則【典例2】如圖所示，一個閉合矩形金屬線框abcd與一根絕緣輕桿相連，輕桿上端O點是一個固定轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸與線框平面垂直，線框靜止時恰好位于蹄形磁鐵的正中間，線框平面與磁感線垂直。現(xiàn)將線框從左側(cè)某一高度處由靜止釋放，在線框左右擺動進入、離開磁場的過程中，關(guān)于線框受到磁場力的方向的分析正確的是（）A．線框向左擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向向左；向右擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向向右B．線框向左擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向向右；向右擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向向左C．線框向左擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向先向左后向右；向右擺動進入、離開磁場的過程中，受力方向先向右后向左D．線框向左、向右擺動進入、離開磁場的過程中始終不受磁場力【答案】B【解析】從切割磁感線角度來看，在線框向左擺動進入磁場的過程中，主要是ab邊切割磁感線，磁場方向由N極指向S極，由右手定則可判斷，電流方向由a流向b，由左手定則可判斷線框受力方向向右；當向左擺動離開磁場時，主要是cd邊切割磁感線，電流方向由d指向c，受力方向向右。同理可判斷當線框向右擺動進入和離開磁場時受力方向向左。故B正確，ACD錯誤。故選B。考法03楞次定律的應(yīng)用【典例3】如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側(cè)。導線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導線框R中的感應(yīng)電動勢（）A．在t＝時最大 B．在t＝時改變方向C．在t＝時最大，且沿順時針方向 D．在t＝T時最大，且沿順時針方向【答案】C【解析】A．根據(jù)右手螺旋定則可知，當電流為正時，穿過線框R的磁通量垂直紙面向內(nèi)，而且磁感強度的大小與電流大小成正比，在0~時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量向內(nèi)的逐漸增多，感應(yīng)電流的磁場向外，感應(yīng)電動勢為逆時針方向，由于QP中的電流增加的越來越緩慢，感應(yīng)電動勢越來越小，在圖像中，圖像的斜率與感應(yīng)電動勢成正比，因此在時刻，感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；BC．在~時間內(nèi)，穿過線框R的磁通量先向內(nèi)減少，然后再向外增多，感應(yīng)電動勢為順時針方向先增大后減小，在t=時刻，感應(yīng)電動勢最大，故B錯誤，C正確；D．在~時間內(nèi)，穿過線框R的磁通量向外減少，感應(yīng)電動勢為逆時針方向，且在t=T時刻達到最大值，故D錯誤。故選C。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．如圖所示，直導線固定于紙面內(nèi)，一矩形線框，在紙面內(nèi)從位置平移到位置的過程中，關(guān)于線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向，下列敘述正確的是（）A．一直逆時針 B．順時針→逆時針C．逆時針→順時針→逆時針 D．順時針→逆時針→順時針【答案】D【解析】由安培定則得，恒定電流的直導線產(chǎn)生的磁場在導線左邊的方向為垂直紙面向外，右邊的磁場方向垂直紙面向里。當線圈向?qū)Ь€靠近時，磁場方向是垂直紙面向外，穿過線圈的磁通量變大，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為順時針方向。當線圈越過導線時到線圈中心軸與導線重合，磁場方向是垂直紙面向外，穿過線圈的磁通量的變小，則感應(yīng)電流方向為逆時針方向。當繼續(xù)向右運動時，磁場方向是垂直紙面向里，穿過磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為逆時針方向。當遠離導線時，磁場方向是垂直紙面向里，穿過線圈的磁通量變小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為順時針方向。故選D。2．下列關(guān)于感應(yīng)電流的說法正確的是（）A．當閉合回路所在區(qū)域的磁場變化時，回路中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流B．感應(yīng)電流的磁場總要阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化C．感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．感應(yīng)電流的磁場總跟引起感應(yīng)電流的磁場方向相反【答案】C【解析】A．當閉合回路所在區(qū)域的磁場變化時，閉合回路的磁通量不一定變化，回路中不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯誤；BC．感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，不是阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，B錯誤，C正確；D．當閉合回路的磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場跟引起感應(yīng)電流的磁場方向相同，D錯誤。故選C。3．彈簧上端固定下端懸掛一個磁體，用手托起磁體一定高度后自由釋放，使磁體上下振動后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)t秒鐘就停下來。如果在磁體下端放上一個固定的閉合線圈，使磁體上下振動時能穿過它，則這樣停下的時間為T秒，下述判斷正確的是（）A． B． C． D．上述答案都不對【答案】B【解析】磁體上下振動時穿過閉合線圈，穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律可知，閉合線圈產(chǎn)生的磁場阻礙磁體的運動，因此故選B。4．關(guān)于物理學研究方法及物理學家所作貢獻的敘述正確的是（）A．歐姆發(fā)現(xiàn)歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系B．法拉第首先提出了電場線的概念，運用了理想化模型的方法C．點電荷的概念突出了帶電體的電荷量而忽略了帶電體的質(zhì)量，運用了理想化模型的方法D．楞次在分析了許多實驗事實后得出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化【答案】D【解析】A．焦耳發(fā)現(xiàn)焦耳定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系，A錯誤。B．法拉第首先提出了電場線的概念，沒有運用了理想化模型的方法，B錯誤。C．點電荷的概念突出了帶電體的電荷量而忽略了帶電體的大小和形狀，運用了理想化模型的方法，C錯誤。D．楞次在分析了許多實驗事實后得出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，D正確。故選D。5．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，又發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)電機，揭開了人類將機械能轉(zhuǎn)化為電能并進行應(yīng)用的序幕。法拉第圓盤發(fā)電機的原理如圖所示，將一個圓形金屬盤放置在電磁鐵的兩個磁極之間，并使盤面與磁感線垂直，盤的邊緣附近和中心分別裝有與金屬盤接觸良好的電刷A、B，兩電刷與靈敏電流計相連。當金屬盤繞中心軸按圖示方向轉(zhuǎn)動時，下列說法錯誤的是（）

A．電刷A的電勢低于電刷B的電勢B．若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速，靈敏電流計的示數(shù)將變大C．若僅減小電刷A、B之間的距離，靈敏電流計的示數(shù)將變小D．若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑，靈敏電流計的示數(shù)將變小【答案】A【解析】A．根據(jù)安培定則可知，電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向左，根據(jù)右手定則，金屬盤產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從B到A，則電刷A的電勢高于電刷B的電勢，A錯誤；B．根據(jù)E=BLv，若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速，感應(yīng)電動勢將增大，則感應(yīng)電流增大，靈敏電流計的示數(shù)將變大，B正確；C．根據(jù)E=BLv，若僅減小電刷A、B之間的距離，感應(yīng)電動勢將減小，則感應(yīng)電流減小，靈敏電流計的示數(shù)將變小，C正確；D．若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑，流過電磁鐵的電流將會減小，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度減小，根據(jù)E=BLv，感應(yīng)電動勢將減小，則感應(yīng)電流減小，靈敏電流計的示數(shù)將變小，D正確。故選A。6．如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑、但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面。下面對于兩管的描述中可能正確的是（）A．A管是用膠木制成的，B管是用玻璃制成的B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的【答案】D【解析】穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面，說明穿過B管的小球下落過程受到阻力作用，其原因是金屬導體切割磁感線，從而使閉合的導體產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于磁極間的相互作用而使小球受到向上的阻力，故B管應(yīng)為金屬導體，A管應(yīng)為絕緣體。故選D。7．為了探究楞次定律，某同學設(shè)計了如圖所示的實驗方案。他設(shè)想在一根較長的鐵釘上，用漆包線繞了兩個線圈A和B，希望利用其中一段漆包線中的電流變化使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向。（1）請根據(jù)該同學的設(shè)想連接好電路；（2）分析閉合開關(guān)瞬間，線圈A和B漆包線中電流的方向，以及小磁針N極的偏轉(zhuǎn)情況；（3）閉合開關(guān)，該同學發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)角度很小，現(xiàn)象并不明顯．如何改進實驗才能讓現(xiàn)象更明顯呢?！敬鸢浮恳娊馕觥窘馕觥?1)電路連接如圖1所示，閉合開關(guān)，B線圈中有電流流過，B線圈周圍產(chǎn)生磁場，這樣小磁針就會偏轉(zhuǎn)。(2)閉合開關(guān)瞬間，線圈B中電流方向如圖1所示，線圈A中沒有電流。由安培定則知，線圈B右端相當于N極，左端相當于S極，小磁針的N極轉(zhuǎn)到指向線圈B的左端。(3)如圖2所示，將線圈A和線圈B串聯(lián)起來，串聯(lián)時使兩個線圈的電流方向一致，這樣可以產(chǎn)生更強的磁場，使小磁針轉(zhuǎn)動更明顯。題組B能力提升練1．現(xiàn)代科學研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場加速電子的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當電磁鐵繞組通以變化的電流時會產(chǎn)生變化的磁場，穿過真空室所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時間變化，這時真空室空間內(nèi)就產(chǎn)生應(yīng)渦旋電場，電子將在渦旋電場作用下得到加速。如圖所示（上方為側(cè)視圖下方為真空室的俯視圖），若電子被“約束”在半徑為的圓周上運動，當電磁鐵繞組通以圖中所示的電流時（）A．電子在軌道上順時針運動B．保持電流的方向不變，當電流減小時，電子將加速C．保持電流的方向不變，當電流增大時，電子將加速D．被加速時電子做圓周運動的周期不變【答案】C【解析】ABC．當電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時，由安培定則知，將產(chǎn)生向上的磁場，當電磁鐵繞組中電流增大時，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，這時真空室空間內(nèi)將產(chǎn)生順時針方向的渦旋電場，電子沿逆時針方向運動，電子將加速；同理可判斷知，當電流減小時，電子將沿逆時針方向減速，故AB錯誤，C正確。D．由于電子被“約束”在半徑為R的圓周上運動，由知，電子加速后，電子做圓周運動的周期減小，故D錯誤。故選C。2．航空母艦上飛機彈射起飛可以利用電磁驅(qū)動來實現(xiàn)。電磁驅(qū)動原理如圖所示，當固定線圈中突然通入直流電流時，靠近線圈左端放置的金屬環(huán)便向左彈射，如果在線圈左側(cè)同一位置先后分別放置用銅和鋁制成的形狀完全相同的兩個閉合金屬環(huán)（電阻率ρ銅<ρ鋁），閉合開關(guān)S的瞬間，下列判斷正確的是（）A．若僅將電池的正負極調(diào)換，其他條件不變，金屬環(huán)將向右彈射B．若將銅環(huán)放在線圈右側(cè)，其他條件不變，銅環(huán)仍將向左運動C．從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時針方向D．銅環(huán)中的感應(yīng)電流大于鋁環(huán)中的感應(yīng)電流【答案】CD【解析】A．當電池正負極調(diào)換后，固定線圈在左側(cè)變成了S極，根據(jù)楞次定律也可以判斷出固定線圈與環(huán)間產(chǎn)生的斥力，也可以通過“來拒去留"的方法判斷，這閉合開關(guān)，磁場增大相當于“來”，所以會產(chǎn)生“拒"，即排斥力，所以向左彈射，故A錯誤；B．若將銅環(huán)放在線圈右側(cè)，同理，銅環(huán)與線圈間也會產(chǎn)生排斥力，所以銅環(huán)將向右運動，故B錯誤；C．由固定線圈的繞線方向和電流方向可以判斷出螺線管的左端是S極，當閉合開關(guān)S瞬間，磁場增大，穿過左側(cè)線圈的磁通量在增大，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生與原磁場方向相反的感應(yīng)磁場，再由右手定則可以判斷出，左側(cè)線圈中產(chǎn)生從左側(cè)看逆時針方向的感應(yīng)電流，故C正確；D．由于電阻率ρ銅<ρ鋁，則銅環(huán)的電阻要小一些，在感應(yīng)電壓相同的情況下，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大一些，故D正確。故選CD。3．在泗水縣城某居民小區(qū)內(nèi)，有一輛平板三輪車上水平裝載著一個長方形鋁合金窗框，三輪車沿平直道路自西向東行駛。若考慮到地磁場的存在，且在三輪車運動的區(qū)域內(nèi)地磁場可視為勻強磁場，則鋁合金窗框?qū)l(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列判斷中正確的是（）A．窗框內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，且俯視窗框時窗框中的感應(yīng)電流沿順時針方向B．窗框內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，且俯視窗框時窗框中的感應(yīng)電流沿逆時針方向C．窗框內(nèi)無感應(yīng)電流，但窗框的北側(cè)電勢較低D．窗框內(nèi)無感應(yīng)電流，但窗框的北側(cè)電勢較高【答案】D【解析】AB．在泗水地磁場的豎直分量豎直向下，地磁場視為勻強磁場，則穿過穿過平放的長方形鋁合金窗框的磁通量不變，鋁合金窗框內(nèi)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故AB錯誤；CD．鋁合金窗框自西向東運動，由右手定則可知，窗框的北側(cè)電勢較高，南側(cè)電勢較低，故D正確，C錯誤。故選D。4．如圖所示，一個閉合金屬圓環(huán)用絕緣細線掛于O點，將圓環(huán)拉離平衡位置并由靜止釋放，圓環(huán)擺動過程中經(jīng)過有界的水平方向的勻強磁場區(qū)域，A、B為該磁場的豎直邊界，磁場方向垂直于圓環(huán)所在平面向里，若不計空氣阻力，則（）A．圓環(huán)向右穿過磁場后，還能擺到釋放位置 B．圓環(huán)離開磁場時具有收縮的趨勢C．圓環(huán)將在磁場中不停地擺動 D．圓環(huán)在磁場中運動時均有感應(yīng)電流【答案】C【解析】A．當圓環(huán)進入或離開磁場區(qū)域時磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生電流，機械能向電能轉(zhuǎn)化，所以機械能不守恒，因此環(huán)向右穿過磁場后，不能擺到釋放位置，故A錯誤；B．圓環(huán)離開磁場時磁通量減少，由楞次定律（增縮減擴）可知：圓環(huán)離開磁場時具有擴張的趨勢，故B錯誤；C．在圓環(huán)不斷經(jīng)過磁場，機械能不斷損耗過程中圓環(huán)越擺越低，最后整個圓環(huán)只會在磁場區(qū)域來回擺動，因為在此區(qū)域內(nèi)沒有磁通量的變化（一直是最大值），所以機械能守恒，即圓環(huán)最后的運動狀態(tài)為在磁場區(qū)域來回擺動，而不是靜止在平衡位置，故C正確；D．圓環(huán)在磁場中運動時，因穿過其磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯誤。故選C。5．如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的長銅管豎直放置。柱狀小磁鐵沿銅管的中心軸豎直放置，其下端與管上端開口齊平。讓柱狀小磁鐵從靜止開始下落，不計空氣阻力。下列四幅圖中，能正確描述柱狀小磁鐵在銅管中運動的速度大小v與時間t的關(guān)系的圖像是（）

A． B．

C． D．

【答案】D【解析】柱狀小磁鐵從靜止開始下落，小磁鐵下落過程中，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則小磁鐵下落過程中受重力與安培力作用，速度越大，感應(yīng)電流越大，安培力越大，小磁鐵的合外力減小，做加速度減小的加速度運動，最終做勻速度直線運動，所以ABC錯誤；D正確；故選D。6．如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一發(fā)射線圈A，右邊門框中有一接收線圈B，工作時發(fā)射線圈A中通變化的電流，假設(shè)某段時間內(nèi)通電線圈A中存在順時針方向（從左向右觀察）均勻增大的電流，則當A、B間有一銅片時（）

A．接收線圈B中的感應(yīng)電流方向為逆時針（從左向右觀察），且感應(yīng)電流大小比無銅片時要小B．接收線圈B中的感應(yīng)電流方向為逆時針（從左向右觀察），且感應(yīng)電流大小比無銅片時要大C．接收線圈B中的感應(yīng)電流方向為順時針（從左向右觀察），且感應(yīng)電流大小比無銅片時要大D．接收線圈B中的感應(yīng)電流方向為順時針（從左向右觀察），且感應(yīng)電流大小比無銅片時要小【答案】A【解析】沒有銅片時，當左側(cè)線圈中通有不斷增大的順時針方向的電流時，知穿過右側(cè)線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時針方向的電流；有銅片通過時，則穿過銅片中的磁通量發(fā)生變化時，銅片中也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，接收線圈中的感應(yīng)電流方向不變，仍然為逆時針方向，但銅片中的感應(yīng)電流會將該空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小減小。故選A。7．某同學想應(yīng)用楞次定律判斷線圈纏繞方向，設(shè)計的實驗裝置原理圖如圖甲所示。選用的器材有：一個磁性很強的條形磁鐵，兩個發(fā)光二極管（電壓在1.5V至5V都可發(fā)光且保證安全），一只多用電表，導線若干。操作步驟如下：①用多用電表的歐姆檔測出二極管的正、負極；②把二極管、線圈按如圖甲所示電路用導線連接成實驗電路；③把條形磁鐵插入線圈時，二極管A發(fā)光；拔出時，二極管B發(fā)光；④根據(jù)楞次定律判斷出線圈的纏繞方向。請回答下列問題：（1）線圈纏繞方向如圖乙中的___________（填“A”或“B”）。（2）條形磁鐵運動越快，二極管發(fā)光的亮度就越大，這說明感應(yīng)電動勢隨___________的增大而增大。（3）這位同學想用這個裝置檢測某電器附近是否有強磁場，他應(yīng)該如何做？請你給出一條建議：___________。【答案】A磁通量的變化率用該裝置右側(cè)螺線管部分迅速靠近和遠離用電器，如有二極管發(fā)光，則用電器附近有強磁場，若無二極管不發(fā)光，則用電器附近沒有強磁場?！窘馕觥浚?）[1]由把條形磁鐵插入線圈時，磁通量向下增大，則螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場向上，由二極管A發(fā)光，可知電流方向為順時針，可得線圈纏繞方向如圖乙中的A；（2）[2]磁鐵從初始到完全插入，磁通量的變化量相同，速度越快，磁通量變化越快，二極管發(fā)光的亮度就越大，說明感應(yīng)電動勢隨著磁通量變化率的增大而增大；（3）[3]用該裝置右側(cè)螺線管部分迅速靠近和遠離用電器，如有二極管發(fā)光，則用電器附近有強磁場，若無二極管不發(fā)光，則用電器附近沒有強磁場。題組C培優(yōu)拔尖練1．如圖甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，設(shè)t=0時電流沿逆時針方向（圖中箭頭所示）。關(guān)于線圈B的電流方向和所受安培力產(chǎn)生的效果，下列說法中正確的是（）A．在0<t<t1時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢B．在0<t<t1時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢C．在t1<t<t2時間內(nèi)，有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢D．在t1<t<t2時間內(nèi)，有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢【答案】D【解析】AB．在0<t<t1時間內(nèi)，線圈A中逆時針電流在減小，電流產(chǎn)生磁場在減小，根據(jù)安培定則與磁場疊加原則可知，線圈B所處磁場的方向向外，且在減小，根據(jù)楞次定律，則線圈B的感應(yīng)電流方向為逆時針，兩線圈的電流同向，則有相互吸引趨勢，所以線圈B有收縮趨勢，故AB錯誤；CD．當t1<t<t2時間內(nèi)，線圈A中順時針電流在增大，電流產(chǎn)生磁場在增強，根據(jù)安培定則與磁場疊加原則可知，線圈B所處磁場的方向向里，且在增強，根據(jù)楞次定律，則線圈B的感應(yīng)電流方向為逆時針，兩線圈的電流反向，則有相互排斥趨勢，所以線圈B有擴張趨勢，故C錯誤，D正確。故選D。2．如圖所示，用彈性導線制成的大線圈A和小線圈B放置在相距較遠的絕緣水平面內(nèi)，圖甲線圈A內(nèi)部有一方形磁場區(qū)域，圖乙線圈B處于另一方形磁場區(qū)域中，磁場方向豎直向下，若兩方形磁場的磁感應(yīng)強度逐漸增大，下列說法正確的是（）A．線圈A、B都會收縮 B．線圖A、B都會擴張C．線圈A大小不發(fā)生變化，B收縮 D．線圈A收縮，B大小不發(fā)生變化【答案】C【解析】兩個線圈的磁通量都增大，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，但是線圈A導線所在處無磁場，不受磁場力，線圈A的大小不發(fā)生變化；根據(jù)增縮減擴規(guī)律，線圈B收縮。故選C。3．如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向（左視圖）均勻增大的電流，則下列說法正確的是（電流方向判斷均從門的左測觀察）（）A．無金屬片通過時，接收線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流B．無金屬片通過時，接收線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為逆時針，且感應(yīng)電流大小比無金屬片通過時要小D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為逆時針，且感應(yīng)電流大小比無金屬片通過時要大【答案】C【解析】AB.根據(jù)楞次定律，無金屬片通過時，接收線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，AB錯誤；CD.有金屬片通過時，根據(jù)楞次定律，金屬片和接收線圈中都產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，由于金屬片中的產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈中的電流方向相反，二者在接收線圈處的磁場方向相反，使得接收線圈處的合磁場減弱，磁通量變化率減小，所以接收感應(yīng)電流大小比無金屬片通過時要小，C正確，D錯誤。故選C。4．如圖所示，在等腰直角三角形abc內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，三角形efg是與三角形abc形狀相同的導線框，x軸是兩個三角形的對稱軸?，F(xiàn)讓導線框efg在紙面內(nèi)沿x軸向右勻速穿過磁場，規(guī)定順時針方向為電流的正方向，在導線框通過磁場的過程中，感應(yīng)電流i隨時間t的變化圖象是（）

A． B． C． D．【答案】D【解析】AB．三角形egf向右運動穿過磁場區(qū)域，穿過導線框的磁通量先增加后減少，根據(jù)楞次定律，先產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，后產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)