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专题13.1　电磁感应现象　楞次定律
1.物理观念：
通过实验，理解电磁感应现象。
2.科学思维：
通过实验，掌握楞次定律
3.科学探究：
通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
【知识点一】电磁感应现象的理解和判断
一、磁通量
1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。
2．公式：Φ＝BS；适用条件：匀强磁场；磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。
3．单位：1 Wb＝1_T·m2。
5．意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
二、电磁感应现象
1．电磁感应现象
（1）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）感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
2．实质：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．
（2023 房山区二模）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，正确连接好电路后，关于该实验，下列说法不正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间，电流表的指针发生偏转
B．开关闭合后，电路达稳定状态，电流表指针不发生偏转
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中插入与拔出时，电流表指针发生偏转
D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动，电流表指针不发生偏转
【解答】解：产生感应电流的必要条件有两个，一个是电路是闭合且通的；二是穿过闭合电路的磁通量发生变化；其中ACD都满足了这两个条件，都产生了感应电流，故电流表的指针发生偏转，B电路稳定，没有磁通量变化，故B中电流表指针不发生偏转，故ABC正确，D错误。
本题选不正确的，故选：D。
（2023 湖北二模）兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转。当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（　　）
A．两根导线中都有电流
B．两根导线中都无电流
C．AB中无电流，CD中有电流
D．AB中有电流，CD中无电流
【解答】解：当线圈水平放置沿A1B1快速移动时，AB中即使有电流，其在线圈中产生的磁通量也是不变的；电流计指针不偏转，说明线圈中磁通量不变，直导线CD中无电流；
当线圈沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转，说明线圈中磁通量有变化，则直导线AB中有电流，故D正确，ABC错误。
故选：D。
（2023 海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（　　）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
【解答】解：在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，可知通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏。
A、当线圈A中的铁芯拔出时，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故A正确；
B、当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，线圈A的电流减小，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故B错误；
C、当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，线圈A的电流增大，通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏，故C正确；
D、让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，通过线圈B的磁通量不变，电流计指针不偏转，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
【知识点二】感应电流方向的判断
1．用楞次定律判断
（1）楞次定律中“阻碍”的含义：
2．用右手定则判断
该方法只适用于切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：
（1）掌心——磁感线垂直穿入掌心；
（2）拇指——指向导体运动的方向；
（3）四指——指向感应电流的方向．
【特别提醒】判断感应电流方向的两种方法
方法一　用楞次定律判断
方法二　用右手定则判断
该方法适用于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。
（2023 沙坪坝区校级模拟）图甲为某同学设计的无线门铃按钮，其原理如图乙所示，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（当有电流流过门铃时则发出声音）。下列说法正确的是（　　）
A．松开按钮过程，螺线管P端电势高于Q端
B．按下按钮过程，流过门铃的电流方向由P到Q
C．按住按钮不动，门铃会持续发出声音
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生感应电流的大小一定相等
【解答】解：A．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管产生阻碍磁通量变小的磁场，该磁场方向向左，由安培定则可知，螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，故螺线管充当电源，则P端相当于电源正极，其电势较高，Q端相当于电源负极，其电势较低，故A正确；
B．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，螺线管产生阻碍磁通量变大的磁场，该磁场方向向右，由安培定则可知，螺线管中感应电流为从P端流入，从Q端流出，故通过门铃的电流动Q端流入，从P端流出，即流过门铃的电流方向由Q到P，故B错误；
C．按住按钮不动时，穿过螺线管的磁通量不变，由电磁感应定律可知，回路中无感应电流，门铃不发声，故C错误；
D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。
故选：A。
（多选）（2023 沙坪坝区校级模拟）近几年，许多品牌手机推出无线充电功能，最方便的应用场景之一，是在家用汽车上实现手机无线充电。如图所示为手机无线充电的工作原理示意图，其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈，若在充电基座内的输电线圈中通入方向由b经线圈到a，且正在变大的电流，在手机受电线圈中接一个电阻，则（　　）
A．受电线圈中，通过电阻的电流方向由c到d
B．受电线圈中，通过电阻的电流方向由d到c
C．受电线圈与送电线圈相互吸引
D．受电线圈与送电线圈相互排斥
【解答】解：AB．根据安培定则，输电线圈电流产生的磁场方向竖直向上，且正在增大，根据楞次定律，感应磁场方向竖直向下，根据安培定则可知受电线圈感应电流由上向下看为顺时针方向，通过电阻的电流方向由c到d，故A正确，B错误；
CD．穿过受电线圈磁通量在增大，根据楞次定律可知受电线圈与送电线圈将远离，即相互排斥，故C错误，D正确。
故选：AD。
（2023 茂名二模）市场上某款“自发电”门铃开关的原理如图所示。在按下门铃按钮过程中，夹着永磁铁的铁块向下移动，改变了与“E”形铁芯接触的位置，使得通过线圈的磁场发生改变。松开门铃按钮后，弹簧可使之复位（与a、b连接的外电路未画出）。由此可判断（　　）
A．未按下按钮时，线圈a、b两点间存在电势差
B．按下按钮过程中，线圈中感应电流始终由b经线圈流向a
C．按钮复位过程中，线圈中的磁通量一直减小
D．按下按钮过程与松开复位过程中，a点的电势始终高于b点
【解答】解：A．未按下按钮时，根据题意可知线圈磁通量不变，所以a、b两点电势差为零，故A错误；
BCD．按下按钮过程中，线圈中的磁场先向右减小，后向左增加，利用楞次定律可得感应电流方向从b接线柱通过线圈流向a接线柱，根据题意可知线圈是电源，而在电源内部电流方向由负极流向正极，所以线圈a接线柱的电势比b接线柱高；按钮复位过程中，线圈中的磁场先向左减小，后向右增加，磁通量先减小后增大，根据楞次定律可知，感应电流方向从a接线柱通过线圈流向b接线柱，线圈a接线柱的电势比b接线柱低，故B正确，CD错误。
故选：B。
【知识点三】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” 磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反
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” P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b靠近
阻碍原电流的变化——“增反减同” 合上S，B先亮
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
基本现象 因果关系 应用规律
运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则
部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则
闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律
【方法提炼】1.左、右手定则巧区分
（1）区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用右手。
（2）使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。
2.解题思路
（1）应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．
（2）研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定．
（3）“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右手判断，即“左力右电”．
（2023 山东模拟）如图甲所示，一长直导线与闭合金属线框位于同一竖直平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在0～t2时间内，下列说法正确的是（　　）
A．穿过线框的磁通量一直减小
B．线框中始终产生顺时针方向的感应电流
C．线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势
D．线框所受安培力的合力先向下后向上
【解答】解：A．由图可知长直导线中的电流先减小后反向增大，所以穿过线框的磁通量先减小后增大，故A错误；
B．0～t1时间内，直导线中电流向右减小，产生的磁场在线框处垂直于纸面向里减弱，根据楞次定律可知产生顺时针方向的感应电流；在t1～t2 时间内，直线电流方向向左，根据安培定则产生的磁场在线框处垂直于纸面向外增强，根据楞次定律可知产生顺时针方向的感应电流，故B正确；
C．穿过线框的磁通量先减小后增大，由楞次定律知线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故C错误；
D．由楞次定律、左手定则判断线框受安培力的合力方向先向上后向下，故D错误。
故选：B。
（2023 武汉模拟）如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一正方形导线框abcd，ab边与直导线平行。调节电流I的大小，使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　）
A．导线框中产生的感应电流逐渐增大
B．导线框中产生的感应电流沿顺时针方向
C．导线框的bc边受到的安培力大小恒定
D．导线框整体受到的安培力方向水平向右
【解答】解：B、根据右手螺旋定则可知，线框处于垂直纸面向里的磁场中，且空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向，故B错误；
A、空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据法拉第电磁感应定律E＝nS可知，感应电流恒定不变，故A错误；
C、线框bc边所受安培力F＝BIL，因为B在随时间均匀增加，所以线框bc边所受的安培力变大，故C错误；
D、通电导线周围磁场不是均匀磁场，离导线越近，磁场越强，所以线框中ab边所在的磁感应强度大于bc边所在磁感应强度，根据F＝BIL可知，ab边所受安培力大，由左手定则确定ab边受安培力向右，cd边受安培力向左，上下两边合力为零，所以线框整体受到的安培力方向水平向右，故D正确；
故选：D。
（2023 静安区二模）一种新型合金材料的磁性随温度升高而减弱。如图，A为由这种合金材料制作的长方体，B为位于A左侧的金属线圈。若对A加热，则从左向右看（　　）
A．B中一定产生逆时针方向电流
B．B中一定产生顺时针方向电流
C．B线圈一定有收缩的趋势
D．B线圈一定有扩张的趋势
【解答】解：AB、提高温度，新型合金材料的磁性减弱，则线圈中的磁通量减小，但因为不知道原磁场的方向，所以无法判断出感应电流的方向，故AB错误；
CD、根据楞次定律可知，线圈为了阻碍磁通量的变化，会有一定的扩张趋势，故C错误，D正确；
故选：D。
【知识点四】探究影响感应电流方向的因素
（2023 丰台区一模）如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【解答】解：A．t2时刻电流为0，说明感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；
B．由“来拒去留”可知在t1到t2时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，根据牛顿第二定律可得：
由此可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误；
C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误；
D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。
故选：A。
（多选）（2023 重庆模拟）法拉第展示人类历史上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机，结构示意图如图甲所示，圆盘所处的匀强磁场的磁感应强度为B；如图乙所示是安装了汽车防抱死制动系统（ABS）的轮速传感器示意图，铁质齿轮P与车轮同步转动，它的右侧有一个绕着线圈的磁铁，当轮齿在接近和离开磁铁时，线圈中出现感应电流。下列说法正确的是（　　）
A．对甲图，若圆盘不动，磁体转动（磁感线与盘面垂直），电流表的指针不会偏转
B．对甲图，当圆盘的角速度为ω，边缘的线速度为v，则感应电动势为
C．对乙图，穿过线圈的磁通量会发生变化，则此装置是利用电磁感应现象来测量车轮转速的
D．对乙图，同样初速度的同一辆汽车，安装了ABS的刹车距离小，不易发生侧滑
【解答】解：A．对甲图，若圆盘不动，磁体转动（磁感线与盘面垂直）圆盘的半径相对于磁感线是运动的，切割磁感线，产生电磁感应现象，电流表的指针会偏转，故A错误；
B．感应电动势为：
其中v＝Rω
联立解得：
故B正确；
CD．此装置利用电流检测器D检测电流，并送到电子控制模块以控制电磁阀，为制动器提供合适制动力，使刹车距离减小，有效避免汽车车轮侧滑现象，无法测量车轮的转速，故C错误，D正确。
故选：BD。
（2023 闵行区二模）如图（a）所示是“研究磁通量变化时感应电流的方向”所用的实验器材。
（1）实验中使用图（b）的目的是 　查明灵敏电流计指针偏转方向与流入电流方向的关系　。
（2）本实验须记录：引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向。这种实验方案采用了 　归纳总结　（选填“假设推理”或“归纳总结”）物理思想方法。
（3）根据图（c）中所示的信息，试画出图（c）中感应线圈的绕线方向。
（4）本实验的结论是：　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化　。
【解答】解：（1）使用改电路目的是查明灵敏电流计指针偏转方向与流入电流方向的关系；
（2）本实验须记录：引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；这种实验方案采用了归纳总结方法。
（3）由图可知穿过线圈的磁场竖直向上，在磁铁向上运动过程中磁感应强度在减小，则穿过线圈的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可知导线的绕法从上往下看为逆时针，如图所示
（4）实验的结论是：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
故答案为：（1）查明灵敏电流计指针偏转方向与流入电流方向的关系；
（2）感应电流的磁场方向；归纳总结；
（3）见解析；
（4）感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化。
（2023 海南）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（　　）

A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
【解答】解：A、根据安培定则可知，线圈1、2中的电流形成的磁场方向都是竖直向下的，故A错误；
BC、汽车进入磁场时，线圈abcd磁通量向下增大，根据楞次定律可知，感应电流方向是adcba，离开时磁通量向下减小，根据楞次定律可知感应电流方向是abcda，故B错误、C正确；
D、根据楞次定律的推广可知，安培力的方向总是与汽车相对于磁场的运动方向相反，所以汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相反，故D错误。
故选：C。
（2022 浙江）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B＝kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d（d r），则（　　）
A．从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B．圆管的感应电动势大小为
C．圆管的热功率大小为
D．轻绳对圆管的拉力随时间减小
【解答】解：A、根据安培定则可知螺线管产生的磁场的方向向上，由于螺线管产生的磁场随时间增强，根据楞次定律，圆管产生的感应电流方向从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，故A错误；
B、圆管的横截面积：S＝πr2，根据法拉第电磁感应定律，则产生的电动势：Ekπr2，故B错误；
C、根据电阻定律，圆管的电阻：R，
圆管内的感应电流的大小：I，
圆管的热功率大小为：P＝I2R，故C正确；
D、根据左手定则可知，圆管受到的安培力的方向指向圆管的圆心，虽然安培力变化，但安培力的大小对轻绳对圆管的拉力没有影响，所以轻绳对圆管的拉力不变，故D错误。
故选：C。
（2021 重庆）某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（　　）
A．，逆时针 B．，逆时针
C．，顺时针 D．顺时针
【解答】解：开始时线圈与磁场的方向平行，则穿过线圈的磁通量为零；经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为：ΔΦ＝BSsinθ；由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为：；由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。故A正确，BCD错误。
故选：A。
（2020 江苏）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（　　）
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
【解答】解：A、增大B1，则金属圆环上半部分的磁通量变大，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流；减小B2，则金属圆环下半部分的磁通量变小，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流；故同时增大B1减小B2在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；
B、减小B1，则金属圆环上半部分的磁通量变小，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流；增大B2，则金属圆环下半部分的磁通量变大，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流；故同时减小B1增大B2在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；
CD、根据上面的分析可知同时以相同的变化率增大B1和B2或同时以相同的变化率减小B1和B2都不会在环中产生感应电流，故CD错误；
故选：B。
（2020 新课标Ⅲ）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　）
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动
B．拨至M端或N端，圆环都向右运动
C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
【解答】解：当开关S由断开状态拨至连接状态时，不论拨至M端或N端，均会导致通电螺线管的电流增大，根据楞次定律的推广含义﹣﹣来拒去留，穿过圆环的磁通量增大，则圆环受到磁场斥力作用，远离通电螺线管，即向右移动，故B正确，ACD错误；
故选：B。
（2020 浙江）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的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正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　）
A．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动
B．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动
C．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动
D．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动
【解答】解：由安培定则可判定通电导线磁场的方向。
1、3象限磁场为零，
2象限中磁场垂直纸面向外，
4象限中磁场垂直纸面向里，
当电流增大时，1与3内不能产生感应电流，所以1与3静止不动；当电流增大时，2与4内的磁通量都增大，根据楞次定律可知，产生的感应电流都会阻碍磁通量的增大，所以2、4线圈沿着对角线向外运动。故B正确，ACD错误。
故选：B。
（多选）（2023 青羊区校级模拟）某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将开关S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在0～t1时间内被加速发射出去，t1时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（　　）
A．在0～t1时间内，小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的
B．小球在塑料管中做匀变速直线运动
C．在t1时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零
D．在0～t1时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能
【解答】解：A．在0～t1时间内，由安培定则可知，线圈电流在线圈内产生的磁场方向向右，当线圈电流增大时，产生的磁场也增大，故通过金属小球的磁通量增大，根据楞次定律可知，金属小球中产生阻碍磁通量变大的磁场，即涡流的磁场方向向左，由安培定则可知，金属小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的，故A正确；
BC．线圈中的磁场强弱程度与通过线圈的电流大小成正比，根据图乙可知，线圈中产生的磁感应强度（磁通量）变化步调与电流i的变化步调一致，在0～t1时间内，线圈电流i从0逐渐增大，但其变化率却逐渐减小至0，所以线圈中的磁通量变化率也逐渐减小至0，金属小球中感应电动势也逐渐减小至0，故金属小球中的涡流也逐渐减小至0，当t＝0时，由于i＝0，故金属小球受到线圈磁场对它的作用力为0，当t＝t1时，金属小球受到线圈磁场对它的作用力也为0，故0～t1时间内，金属小球受到线圈磁场对它的作用力应先增大后减小，即加速度应先增大后减小，则小球一直做变速运动，故B错误，C正确；
D．电容器放电过程中，变化的磁场在空间产生了变化的电场，然后以电磁波的形式传递出去，散失了一部分能量，同时线圈中有电流，会产生磁场，磁场本身也有一定的能量，所以0～t1时间内，电容器储存的电能没有全部转化为小球的动能，有部分能量发散损耗，故D错误。
故选：AC。
（多选）（2023 凯里市校级模拟）如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（　　）
A．导体棒ab向右做匀速运动
B．导体棒ab向右做加速运动
C．导体棒ab向左做加速运动
D．导体棒ab向左做减速运动
【解答】解：圆盘N沿箭头方向逆时针转动，可判断出感应电场的方向沿顺时针方向，那么产生感应电场的磁场方向垂直纸面向里；若导体棒ab向右运动，根据右手定则感应电流由b到a，M中的磁场向外，与产生感应电场的磁场方向相反，根据楞次定律可知磁场必然是增强的，所以ab必然加速运动；若导体棒ab向左运动，则感应电流由a到b，M中的磁场向里，与产生感应电场的磁场方向相同，可知M中的磁场必然是减弱的，则ab必然减速运动，故BD正确，AC错误；
故选：BD。
（多选）（2023 石家庄一模）一半径为R的金属圆环固定在螺线管内的正中央，圆环中心轴线与螺线管中心轴线重合，其示意图如图甲所示。现给螺线管通如图乙所示的正弦交流电，图甲所示电流方向为正方向。已知螺线管内部激发磁场的磁感应强度大小B正比于所通电流大小，即B＝ki，下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻圆环有收缩的趋势
B．若t1时刻圆环中感应电流为I，则该时刻圆环所受安培力大小为2πki1IR
C．t2时刻圆环中产生的电流从左往右看为顺时针方向且圆环受到向右的安培力
D．t3～t4时间内圆环消耗的电功率不断减小
【解答】解：A、根据题意，由图乙可知，t1时刻螺线管中电流增大，磁感应强度增大，穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律得，圆环有收缩的趋势，阻碍穿过圆环的磁通量增大，故A正确；
BC、根据题意，由图结合安培定则和楞次定律可知，圆环中感应电流方向与磁场方向垂直，因为圆环为闭合曲线，所以其受到的安培力为零，故BC错误；
D．由图可知，t3～t4时间内电流的变化率减小，则磁场的变化率减小，由法拉第电磁感应定律可知，感应电流减小，则圆环消耗的电功率不断减小，故D正确。
故选：AD。
（多选）（2023 湖北模拟）某新能源汽车制动时回收汽车的动能。汽车制动时车轮带着线圈在辐向磁场中转动，如图（a）所示，其截面图如图（b）所示。已知线圈的匝数为N，AB的长度为L1，BC的长度为L2，线圈切割处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈从水平位置逆时针转30°时，线圈的角速度为ω，电流为I，则下列说法正确的是（　　）
A．感应电流的方向为DCBA
B．感应电动势的大小为NBL1L2ω
C．感应电动势的大小为ω
D．AB受到的安培力竖直向上，大小为NBIL1
【解答】解：A．由右手定则得，当线圈从水平位置逆时针转30°时，感应电流的方向DCBA。故A正确；
BC．当线圈转30o的时，AB、CD两边垂直切割磁感线（辐向磁场），故根据切割公式，有E＝2NBL1v
其中vωL2；
解得E＝NBL1L2ω，故B正确，C错误；
D．由左手定则，此时AB受到的安培力斜向左上方30o（与辐向磁场垂直），大小为F＝NBIL1。故D错误。
故选：AB。
（多选）（2023 白云区校级模拟）城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的电线，需要在施工前用检测线圈检测地底是否铺设导线。若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中通过电流。现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（　　）
A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过正弦交流电，线圈中会产生感应电流
B．若线圈在恒定电流正上方由西向东运动，检测线圈受到安培力与运动方向相反
C．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，感应电流的方向先逆时针后顺时针，然后再逆时针
D．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，检测线圈所受安培力在水平方向的分量一直向北
【解答】解：A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过正弦交流电，由对称性可知，通过线圏的磁通量为零，变化量为零。感应电流为零，故A错误；
B．若线圈在恒定电流正上方，由对称性可知穿过线圈的磁通量为零；若线圈在恒定电流正上方由西向东运动时，穿过线圈的磁通量始终为零，不变化，所以感应电流为零，则安培力为零，故B错误；
C．根据通电直导线周围的磁感线分布特点，检测线圈自北靠近直导线到导线正上方的过程中，穿过线圈的磁场有向下的分量，且磁通量先增大，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向为逆时针方向；当线圈的边缘越过通电直导线正上方后，穿过线圈向下的磁场减小，楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向为顺时针方向；当检测线圈逐渐远离直导线的过程中，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针，故C正确；
D．依据楞次定律的“来拒去留”，可知，当检测线圈靠近直导线时，则阻碍其靠近，因此安培力向北，当检测线圈远离直导线时，则阻碍其远离，因此安培力仍向北，故D正确。
故选：CD。
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专题13.1　电磁感应现象　楞次定律
1.物理观念：
通过实验，理解电磁感应现象。
2.科学思维：
通过实验，掌握楞次定律
3.科学探究：
通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
【知识点一】电磁感应现象的理解和判断
一、磁通量
1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。
2．公式：Φ＝BS；适用条件：匀强磁场；磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。
3．单位：1 Wb＝1_T·m2。
5．意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
二、电磁感应现象
1．电磁感应现象
（1）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）感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
2．实质：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．
（2023 房山区二模）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，正确连接好电路后，关于该实验，下列说法不正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间，电流表的指针发生偏转
B．开关闭合后，电路达稳定状态，电流表指针不发生偏转
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中插入与拔出时，电流表指针发生偏转
D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动，电流表指针不发生偏转
（2023 湖北二模）兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根有绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转。当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（　　）
A．两根导线中都有电流
B．两根导线中都无电流
C．AB中无电流，CD中有电流
D．AB中有电流，CD中无电流
（2023 海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（　　）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
【知识点二】感应电流方向的判断
1．用楞次定律判断
（1）楞次定律中“阻碍”的含义：
2．用右手定则判断
该方法只适用于切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：
（1）掌心——磁感线垂直穿入掌心；
（2）拇指——指向导体运动的方向；
（3）四指——指向感应电流的方向．
【特别提醒】判断感应电流方向的两种方法
方法一　用楞次定律判断
方法二　用右手定则判断
该方法适用于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。
（2023 沙坪坝区校级模拟）图甲为某同学设计的无线门铃按钮，其原理如图乙所示，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（当有电流流过门铃时则发出声音）。下列说法正确的是（　　）
A．松开按钮过程，螺线管P端电势高于Q端
B．按下按钮过程，流过门铃的电流方向由P到Q
C．按住按钮不动，门铃会持续发出声音
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生感应电流的大小一定相等
（多选）（2023 沙坪坝区校级模拟）近几年，许多品牌手机推出无线充电功能，最方便的应用场景之一，是在家用汽车上实现手机无线充电。如图所示为手机无线充电的工作原理示意图，其主要部件为汽车充电基座内的送电线圈和手机中的受电线圈，若在充电基座内的输电线圈中通入方向由b经线圈到a，且正在变大的电流，在手机受电线圈中接一个电阻，则（　　）
A．受电线圈中，通过电阻的电流方向由c到d
B．受电线圈中，通过电阻的电流方向由d到c
C．受电线圈与送电线圈相互吸引
D．受电线圈与送电线圈相互排斥
（2023 茂名二模）市场上某款“自发电”门铃开关的原理如图所示。在按下门铃按钮过程中，夹着永磁铁的铁块向下移动，改变了与“E”形铁芯接触的位置，使得通过线圈的磁场发生改变。松开门铃按钮后，弹簧可使之复位（与a、b连接的外电路未画出）。由此可判断（　　）
A．未按下按钮时，线圈a、b两点间存在电势差
B．按下按钮过程中，线圈中感应电流始终由b经线圈流向a
C．按钮复位过程中，线圈中的磁通量一直减小
D．按下按钮过程与松开复位过程中，a点的电势始终高于b点
【知识点三】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” 磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反
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” P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下移，a、b靠近
阻碍原电流的变化——“增反减同” 合上S，B先亮
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
基本现象 因果关系 应用规律
运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则
部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则
闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律
【方法提炼】1.左、右手定则巧区分
（1）区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用右手。
（2）使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。
2.解题思路
（1）应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．
（2）研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定．
（3）“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右手判断，即“左力右电”．
（2023 山东模拟）如图甲所示，一长直导线与闭合金属线框位于同一竖直平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以水平向右为电流的正方向），则在0～t2时间内，下列说法正确的是（　　）
A．穿过线框的磁通量一直减小
B．线框中始终产生顺时针方向的感应电流
C．线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势
D．线框所受安培力的合力先向下后向上
（2023 武汉模拟）如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一正方形导线框abcd，ab边与直导线平行。调节电流I的大小，使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　）
A．导线框中产生的感应电流逐渐增大
B．导线框中产生的感应电流沿顺时针方向
C．导线框的bc边受到的安培力大小恒定
D．导线框整体受到的安培力方向水平向右
（2023 静安区二模）一种新型合金材料的磁性随温度升高而减弱。如图，A为由这种合金材料制作的长方体，B为位于A左侧的金属线圈。若对A加热，则从左向右看（　　）
A．B中一定产生逆时针方向电流
B．B中一定产生顺时针方向电流
C．B线圈一定有收缩的趋势
D．B线圈一定有扩张的趋势
【知识点四】探究影响感应电流方向的因素
（2023 丰台区一模）如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
（多选）（2023 重庆模拟）法拉第展示人类历史上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机，结构示意图如图甲所示，圆盘所处的匀强磁场的磁感应强度为B；如图乙所示是安装了汽车防抱死制动系统（ABS）的轮速传感器示意图，铁质齿轮P与车轮同步转动，它的右侧有一个绕着线圈的磁铁，当轮齿在接近和离开磁铁时，线圈中出现感应电流。下列说法正确的是（　　）
A．对甲图，若圆盘不动，磁体转动（磁感线与盘面垂直），电流表的指针不会偏转
B．对甲图，当圆盘的角速度为ω，边缘的线速度为v，则感应电动势为
C．对乙图，穿过线圈的磁通量会发生变化，则此装置是利用电磁感应现象来测量车轮转速的
D．对乙图，同样初速度的同一辆汽车，安装了ABS的刹车距离小，不易发生侧滑
（2023 闵行区二模）如图（a）所示是“研究磁通量变化时感应电流的方向”所用的实验器材。
（1）实验中使用图（b）的目的是 　查明灵敏电流计指针偏转方向与流入电流方向的关系　。
（2）本实验须记录：引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向。这种实验方案采用了 　归纳总结　（选填“假设推理”或“归纳总结”）物理思想方法。
（3）根据图（c）中所示的信息，试画出图（c）中感应线圈的绕线方向。
（4）本实验的结论是：　感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化　。
（2023 海南）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（　　）

A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
（2022 浙江）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B＝kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d（d r），则（　　）
A．从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B．圆管的感应电动势大小为
C．圆管的热功率大小为
D．轻绳对圆管的拉力随时间减小
（2021 重庆）某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（　　）
A．，逆时针 B．，逆时针
C．，顺时针 D．顺时针
（2020 江苏）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（　　）
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
（2020 新课标Ⅲ）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　）
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动
B．拨至M端或N端，圆环都向右运动
C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
（2020 浙江）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的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正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　）
A．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动
B．1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动
C．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动
D．2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动
（多选）（2023 青羊区校级模拟）某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将开关S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在0～t1时间内被加速发射出去，t1时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（　　）
A．在0～t1时间内，小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的
B．小球在塑料管中做匀变速直线运动
C．在t1时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零
D．在0～t1时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能
（多选）（2023 凯里市校级模拟）如图所示，一平行光滑金属导轨水平置于竖直向下的匀强磁场中，导轨电阻不计，与大螺线管M相接，在M螺线管内同轴放置一绝缘圆盘N，N的边缘固定着许多带负电的小球（每个小球都可视为一点电荷），且圆盘N可绕轴心在水平面内自由转动。当导体棒ab运动时，圆盘N能沿箭头方向逆时针转动，则导体棒ab的运动情况是（　　）
A．导体棒ab向右做匀速运动
B．导体棒ab向右做加速运动
C．导体棒ab向左做加速运动
D．导体棒ab向左做减速运动
（多选）（2023 石家庄一模）一半径为R的金属圆环固定在螺线管内的正中央，圆环中心轴线与螺线管中心轴线重合，其示意图如图甲所示。现给螺线管通如图乙所示的正弦交流电，图甲所示电流方向为正方向。已知螺线管内部激发磁场的磁感应强度大小B正比于所通电流大小，即B＝ki，下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻圆环有收缩的趋势
B．若t1时刻圆环中感应电流为I，则该时刻圆环所受安培力大小为2πki1IR
C．t2时刻圆环中产生的电流从左往右看为顺时针方向且圆环受到向右的安培力
D．t3～t4时间内圆环消耗的电功率不断减小
（多选）（2023 湖北模拟）某新能源汽车制动时回收汽车的动能。汽车制动时车轮带着线圈在辐向磁场中转动，如图（a）所示，其截面图如图（b）所示。已知线圈的匝数为N，AB的长度为L1，BC的长度为L2，线圈切割处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈从水平位置逆时针转30°时，线圈的角速度为ω，电流为I，则下列说法正确的是（　　）
A．感应电流的方向为DCBA
B．感应电动势的大小为NBL1L2ω
C．感应电动势的大小为ω
D．AB受到的安培力竖直向上，大小为NBIL1
（多选）（2023 白云区校级模拟）城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的电线，需要在施工前用检测线圈检测地底是否铺设导线。若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中通过电流。现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（　　）
A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过正弦交流电，线圈中会产生感应电流
B．若线圈在恒定电流正上方由西向东运动，检测线圈受到安培力与运动方向相反
C．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，感应电流的方向先逆时针后顺时针，然后再逆时针
D．若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流上方，检测线圈所受安培力在水平方向的分量一直向北
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