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专题23 电磁感应现象 楞次定律
课标要求 知识要点 命题推断
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 考点二　楞次定律的应用 考点三　三定则一定律的综合应用 题型：选择题 1磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件 2楞次定律和右手定则 3“三定则、一定律”的综合应用
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．
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．
（2024 湖南模拟）探究电磁感应现象的实验装置如图所示，下列操作不能使电流计指针偏转的是（　　）
A．闭合开关瞬间
B．断开开关瞬间
C．闭合开关后，拔出线圈A瞬间
D．线圈A放在线圈B中不动
【解答】解：AB．闭合开关瞬间，A线圈中电流产生的磁场，穿过线圈B的磁通量增大，则B线圈中产生感应电流使电流计偏转；开关断开瞬间，A线圈中电流产生的磁场消失，穿过B线圈的磁通量减小，则B线圈中产生感应电流使电流计偏转，故AB能使电流计指针偏转；
C．开关闭合后，A线圈从B线圈拔出的过程中，导致B线圈的磁通量减小，则B线圈中产生感应电流使电流计偏转，故C能使电流计指针偏转；
D．线圈A放在线圈B中不动，A线圈中电流产生的磁场恒定不变，则B线圈的磁通量不发生改变，无感应电流产生，电流计不偏转，故D不能使电流计指针偏转。
本题选择不能使电流计指针偏转的选项。
故选：D。
（2024 衡阳模拟）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　）
A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流
B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动
C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动
D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
【解答】解：A、圆盘运动过程中，沿半径方向的金属条切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连，构成闭合回路，所以有感应电流产生，故A错误；
B、阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另个物体也会跟着转动，故B错误；
C、线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，接通电源瞬间圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C正确；
D、如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。
故选：C。
（2024 广州二模）如图，在墙内或地面埋有一根通有恒定电流的长直导线.为探测该导线的走向，现用一个与灵敏电流计（图中未画出）串联的感应线圈进行探测，结果如下表。忽略地磁场的影响，则该导线可能的走向是（　　）
探测 灵敏电流计有无示数
线圈平面平行于地面Oabc 沿Oa方向平移 无
沿Oc方向平移 无
线圈平面平行于墙面Oade 沿Oa方向平移 有
沿Oe方向平移 无
A．Oa方向 B．Ob方向 C．Oc方向 D．Oe方向
【解答】解：由表可看出线圈平面平行于地面Oabc移动，电流计均无示数，则导线不可能沿Oa、Ob方向、Oe方向，沿Oa方向平移时有感应电流，说明磁通量发生变化，则可知该导线可能的走向是Oe方向，故ABC错误，D正确；
故选：D。
（2024 南京模拟）如图所示，闭合圆形线圈放在范围足够大的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈向右平移，线圈中产生感应电流
B．线圈向上平移，线圈中产生感应电流
C．线圈以ab为轴转动，线圈中产生感应电流
D．线圈以ab为轴转动，线圈中磁通量不变
【解答】解：AB、由于是匀强磁场，所以线圈向右平移或向上平移，根据Φ＝BS可知穿过线圈的磁通量都保持不变，则线圈中无感应电流产生，故AB错误；
CD、线圈以ab为轴转动，线圈中磁通量变小，则线圈中产生感应电流，故C正确，D错误。
故选：C。
（2024 海南）如图所示，水平桌面上放置闭合导体圆环，圆环某一直径正上方有通电直导线，下列情况中，闭合圆环中有感应电流产生的是（　　）
A．增大通电直导线中的电流
B．圆环绕图示直径旋转
C．通电直导线竖直向上远离圆环
D．通电直导线竖直向下靠近圆环
【解答】解：A、产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。闭合导体圆环某一直径正上方的直导线中通有电流时，通电导线产生的磁场在以通电导线的投影为对称轴的闭合导体圆环前后面中，磁场方向相反，可知闭合导体圆环的磁通量为零。增大通电直导线中的电流，闭合导体圆环的磁通量依然为零，磁通量没有变化，所以圆环中不会产生感应电流，故A错误；
B、圆环绕图示直径旋转，通过圆环的磁通量变化，圆环中产生感应电流，故B正确；
CD、通电直导线靠近或远离圆环，圆环的磁通量始终为零，圆环中不产生感应电流，故CD错误。
故选：B。
（2023 嘉兴一模）如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平Oxy地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，线圈圆心P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴、PQ关于导线上下对称。则（　　）
A．电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同
B．电流I在M、N两点产生磁感应强度大小BM＝BN
C．线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D．线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流
【解答】解：A、根据安培定则，电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，在Q处产生的磁感应强度沿x轴正方向，故A错误；
B、由于MN平行y轴，电流I也平行y轴，且M、N到长直导线的距离相等，所以电流I在M、N两点产生磁感应强度大小相等，故B正确；
C、电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，故线圈在P点的磁通量为零，电流I在N处产生的磁感应强度斜向左下方，故线圈在N点的磁通量不为零，故线圈从P点到N点的过程中的磁通量发生了变化，故C错误；
D、线圈沿y方向运动，线圈始终在长直导线的正上方，直导线正上方的磁感应强度方向始终沿x轴负方向，线圈所在位置磁场关于x轴对称，所以线圈中磁通量始终为零，故线圈匀加速运动中不会产生感应电流，故D错误。
故选B。
（2022秋 黄浦区期末）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（　　）
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．该实验现象不符合能量守恒定律
C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流
【解答】解：AB．释放磁铁后，磁铁下落，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，线圈中产生感应电流，磁铁和线圈的机械能转化为线圈的电能，线圈发热转化为内能；磁铁下落过程中感应电流的磁场与条形磁铁的磁场方向相反，根据“来拒去留”，磁铁受到向上的作用力，磁铁速度变为零后开始上升，一部分磁场能转化为机械能，经过多次反复，磁铁最终停下落，磁铁和弹簧损失的机械能全部转化为内能，该过程机械能不守恒，但符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，故AB错误；
C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，故C错误；
D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，阻碍原磁通量的变化，线圈起着电磁阻尼作用，故D正确。
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 丰台区一模）某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i与时间t的关系有下图所示四种情况，那么在t1～t2内，哪种情况可以观察到线圈B中有变化的感应电流（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：要使线圈B中产生变化的感应电流，线圈B就得产生变化的感应电动势，由E＝n，可知线圈B的磁通量要随时间非均匀变化，可得线圈A产生的磁场要非均匀变化，则线圈A中电流i与时间t的就要非均匀变化，在t1～t2内只有D选项的i﹣t图像满足要求，故D正确，ABC错误。
故选：D。
（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。
题型1磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件
（2021秋 博野县校级期末）关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（　　）
A．导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体 中就一定有感应电流
C．穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定产生感应电流
D．无论什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就一定产生感应电流
【解答】解：A、导体在磁场中运动时，不一定有闭合回路，同时回路中磁通量不一定发生变化，故导体中不一定有感应电流，故A错误；
B、导体中就一定有感应电流闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，不一定产生感应电流。故B错误。
C、根据感应电流产生的条件，不管用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。闭合回路放在磁场中，或在磁场中运动，磁通量不一定发生变化，不一定会产生感应电流。故C错误，D正确。
故选：D。
（2024春 东城区校级期末）如图所示，A、B两闭合线圈用同样的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两线圈半径之比为2：1。均匀磁场只分布在B线圈内。当磁场随时间均匀增强时（　　）
A．A中无感应电流
B．B中无感应电流
C．A中磁通量总是等于B中磁通量
D．A中磁通量总是大于B中磁通量
【解答】解：AB、当磁场随时间均匀增强时，穿过两个线圈的磁通量都增大，所以A与B中都有感应电流，故AB错误；
CD、均匀磁场只分布在B线圈内，根据Φ＝BS可知A中磁通量总是等于B中磁通量，故C正确，D错误。
故选：C。
（2024 广东模拟）如图所示，匀强磁场中有一个闭合矩形导线框，保持线框平面与磁场垂直，下列过程能使线框中产生感应电流的是（　　）
A．将线框在磁场内左右移动
B．将线框在磁场内上下移动
C．将线框在磁场内前后移动
D．将线框从磁场内移出磁场
【解答】解：ABC、将线框在磁场内前后、左右、上下移动时，线框平面保持水平始终与磁场方向垂直，线框的磁通量保持不变，不会产生电磁感应现象，线框中不会产生感应电流，故ABC错误；
D、将线框从磁场内移出磁场的过程，线框的磁通量会减小，磁通量发生变化，产生电磁感应现象，线框中会产生感应电流，故D正确。
故选：D。
题型2楞次定律和右手定则
（2024 江宁区校级模拟）如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一竖直放置的条形磁铁，当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，可以判定（　　）
A．条形磁铁的S极朝下
B．环对桌面的压力将减小
C．环有面积扩大的趋势
D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
【解答】解：A．当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，根据右手螺旋定则判断出感应电流磁场向下，由楞次定律可知原磁场方向向上，则条形磁铁的S极朝下，选项A正确；
BCD．磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律的推论可知，环有向下运动趋势且有面积缩小的趋势，则环对桌面的压力将增加，此时圆环受到向下的电磁作用力，则根据牛顿第三定律可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，选项BCD错误。
故选：A。
（2024 盐城模拟）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（　　）
A．磁铁的加速度大于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顺时针感应电流
D．两金属环将加速靠近（不考虑金属环之间的作用）
【解答】解：AB、条形磁铁向下运动，穿过两个圆环的磁通量增加，金属环将产生感应电流，金属环受到向下的安培力，而磁铁受到向上的磁场力，所以磁铁向下运动的加速度小于g，金属环对桌面的压力大于自身重力，故AB错误；
C、穿过金属环的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流，故C正确；
D、根据楞次定律，向上的磁场变大，左边圆环有向左运动的趋势，同理右圆环有向右运动的趋势，故应该是远离而不是靠近，故D错误。
故选：C。
（2024 江西模拟）高速铁路列车通常使用磁刹车系统，磁刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线总垂直射入铝盘时，铝盘随即减速，如图所示，圆中磁铁左方铝盘的甲区域朝磁铁方向运动，磁铁右方的乙区域朝离开磁铁方向运动，下列说法中正确的是（　　）
A．铝盘甲区域的感应电流会产生垂直纸面向里的磁场
B．磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力
C．感应电流在铝盘产生的内能，是将铝盘减速的最主要原因
D．若将实心铝盘转换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对布满空洞的铝盘减速效果比实心铝盘的效果更好
【解答】解：A.铝盘甲区域中的磁通量向里增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
BC.由“来拒去留”可知，磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力，会使铝盘减速，故B正确，C错误；
D.改成空洞铝盘，电阻变大，电流变小，阻碍效果更差，故D错误。
故选：B。
题型3“三定则、一定律”的综合应用
（2024 大连二模）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
【解答】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，右侧圆形小线圈感成电流沿顺时针方向，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。
（2024 白云区校级模拟）如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。t1、t2、t3时刻的电流为0。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，空气阻力不计则（　　）
A．t1～t3过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下
B．磁铁上下翻转后重复实验，电流方向先负向后正向
C．t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
D．h加倍后重复实验，电流峰值将加倍
【解答】解：A、根据楞次定律的来拒去留，可知时间t1～t3内，磁铁受到线圈的作用力方向始终向上，故A错误；
B、根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知若将磁铁两极翻转后重复实验，磁场方向相反，则磁场的变化也随之相反，产生的感应电流的方向也相反，即先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，故B正确；
C、由乙图中感应电流的变化可知，t2时刻强磁铁恰好运动到线圈处，此时穿过线圈的磁通量最大，电流为0，穿过线圈磁通量的变化率为零，故C错误；
D、h加倍后重复实验，由于磁铁向下做加速度不为零的加速运动，假设加速度始终等于重力加速度，则速度v，考虑到磁铁下降的过程中受到安培力的阻碍作用，下降h时的速度会略小于，同时下降2h时的速度大体上接近下降h时的倍，根据法拉第电磁感应定律可知，可知h加倍后重复实验，电路中产生的最大感应电动势与感应电流也大体接近原来的倍，故D错误。
故选：B。
（2024 黄陂区校级二模）利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建立了空间直角坐标系Oxyz后保持手机方位不变，且Oz始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上方的水平地面上有E、F、G、H四个点，如图（b）所示。EF、GH长均为1.8m且垂直平分。将手机水平贴近地面，电缆通电前将各分量调零，以消除地磁场的影响，通电后测得四点的分量数据见表，其中BxG＝BxH。下列关于电缆中电流的方向和电缆距离地面的深度，判断正确的是（　　）
位置 Bx/μT By/μT Bz/μT
G BxG 0 0
H BxH 0 0
E 8 0 6
F 8 0 ﹣6
A．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
B．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
C．电缆中电流沿平行于﹣y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
D．电缆中电流沿平行于﹣y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
【解答】解：由题中数据可知，所有点沿y方向的分量均为零，可以推知导线平行于y轴且对称分布。E、F两点水平x方向的磁感应强度大小相等，方向均沿+x方向，竖直z方向的磁感应强度大小相等，E点沿+z方向分量与F点沿﹣z方向分量相等，结合G、H两点在y、z方向磁感应强度均为零，可知E、F点位置如图1所示；
G、H在EF的中垂线上，故电缆中电流沿+y方向。F点的磁感应强度分解如图2所示。可得
又EF长为L＝1.8m，由几何关系可得：
解得距离地面的深度为：h＝1.2m，故BCD错误，A正确。
故选：A。中小学教育资源及组卷应用平台
专题23 电磁感应现象 楞次定律
课标要求 知识要点 命题推断
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 考点二　楞次定律的应用 考点三　三定则一定律的综合应用 题型：选择题 1磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件 2楞次定律和右手定则 3“三定则、一定律”的综合应用
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．
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
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→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”
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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．
（2024 湖南模拟）探究电磁感应现象的实验装置如图所示，下列操作不能使电流计指针偏转的是（　　）
A．闭合开关瞬间
B．断开开关瞬间
C．闭合开关后，拔出线圈A瞬间
D．线圈A放在线圈B中不动
（2024 衡阳模拟）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　）
A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流
B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动
C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动
D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
（2024 广州二模）如图，在墙内或地面埋有一根通有恒定电流的长直导线.为探测该导线的走向，现用一个与灵敏电流计（图中未画出）串联的感应线圈进行探测，结果如下表。忽略地磁场的影响，则该导线可能的走向是（　　）
探测 灵敏电流计有无示数
线圈平面平行于地面Oabc 沿Oa方向平移 无
沿Oc方向平移 无
线圈平面平行于墙面Oade 沿Oa方向平移 有
沿Oe方向平移 无
A．Oa方向 B．Ob方向 C．Oc方向 D．Oe方向
（2024 南京模拟）如图所示，闭合圆形线圈放在范围足够大的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈向右平移，线圈中产生感应电流
B．线圈向上平移，线圈中产生感应电流
C．线圈以ab为轴转动，线圈中产生感应电流
D．线圈以ab为轴转动，线圈中磁通量不变
（2024 海南）如图所示，水平桌面上放置闭合导体圆环，圆环某一直径正上方有通电直导线，下列情况中，闭合圆环中有感应电流产生的是（　　）
A．增大通电直导线中的电流
B．圆环绕图示直径旋转
C．通电直导线竖直向上远离圆环
D．通电直导线竖直向下靠近圆环
（2023 嘉兴一模）如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平Oxy地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，线圈圆心P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴、PQ关于导线上下对称。则（　　）
A．电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同
B．电流I在M、N两点产生磁感应强度大小BM＝BN
C．线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D．线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流
（2022秋 黄浦区期末）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（　　）
A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒
B．该实验现象不符合能量守恒定律
C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长
D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流
（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 丰台区一模）某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i与时间t的关系有下图所示四种情况，那么在t1～t2内，哪种情况可以观察到线圈B中有变化的感应电流（　　）
A． B．
C． D．
（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
题型1磁通量及磁通量的变化、感应电流产生的条件
（2021秋 博野县校级期末）关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（　　）
A．导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体 中就一定有感应电流
C．穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定产生感应电流
D．无论什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就一定产生感应电流
（2024春 东城区校级期末）如图所示，A、B两闭合线圈用同样的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两线圈半径之比为2：1。均匀磁场只分布在B线圈内。当磁场随时间均匀增强时（　　）
A．A中无感应电流
B．B中无感应电流
C．A中磁通量总是等于B中磁通量
D．A中磁通量总是大于B中磁通量
（2024 广东模拟）如图所示，匀强磁场中有一个闭合矩形导线框，保持线框平面与磁场垂直，下列过程能使线框中产生感应电流的是（　　）
A．将线框在磁场内左右移动
B．将线框在磁场内上下移动
C．将线框在磁场内前后移动
D．将线框从磁场内移出磁场
题型2楞次定律和右手定则
（2024 江宁区校级模拟）如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一竖直放置的条形磁铁，当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，可以判定（　　）
A．条形磁铁的S极朝下
B．环对桌面的压力将减小
C．环有面积扩大的趋势
D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
（2024 盐城模拟）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（　　）
A．磁铁的加速度大于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顺时针感应电流
D．两金属环将加速靠近（不考虑金属环之间的作用）
（2024 江西模拟）高速铁路列车通常使用磁刹车系统，磁刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线总垂直射入铝盘时，铝盘随即减速，如图所示，圆中磁铁左方铝盘的甲区域朝磁铁方向运动，磁铁右方的乙区域朝离开磁铁方向运动，下列说法中正确的是（　　）
A．铝盘甲区域的感应电流会产生垂直纸面向里的磁场
B．磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力
C．感应电流在铝盘产生的内能，是将铝盘减速的最主要原因
D．若将实心铝盘转换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对布满空洞的铝盘减速效果比实心铝盘的效果更好
题型3“三定则、一定律”的综合应用
（2024 大连二模）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
（2024 白云区校级模拟）如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。t1、t2、t3时刻的电流为0。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，空气阻力不计则（　　）
A．t1～t3过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下
B．磁铁上下翻转后重复实验，电流方向先负向后正向
C．t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
D．h加倍后重复实验，电流峰值将加倍
（2024 黄陂区校级二模）利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建立了空间直角坐标系Oxyz后保持手机方位不变，且Oz始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上方的水平地面上有E、F、G、H四个点，如图（b）所示。EF、GH长均为1.8m且垂直平分。将手机水平贴近地面，电缆通电前将各分量调零，以消除地磁场的影响，通电后测得四点的分量数据见表，其中BxG＝BxH。下列关于电缆中电流的方向和电缆距离地面的深度，判断正确的是（　　）
位置 Bx/μT By/μT Bz/μT
G BxG 0 0
H BxH 0 0
E 8 0 6
F 8 0 ﹣6
A．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
B．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
C．电缆中电流沿平行于﹣y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
D．电缆中电流沿平行于﹣y方向，电缆距离地面的深度为2.4m

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