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第2章　电磁感应及其应用
第1节　科学探究:感应电流的方向
基础过关练
题组一　实验:探究感应电流的方向
1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示方式连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。由此可以推断　 (　　)
A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动,都能使电流计指针向左偏转
B.线圈A向上拔出或断开开关,都能使电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
2.某同学在做“探究电磁感应现象规律的实验”中,选择了一个灵敏电流计G,在没有电流通过灵敏电流计时,电流计的指针恰好指在刻度盘中央,该同学先将灵敏电流计G连接在如图甲所示的电路中,电流计的指针如图甲所示。
甲
乙
丙
(1)为了探究电磁感应规律,该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联,如图乙所示。通过分析可知,图乙中条形磁铁的运动情况可能是　　　　。
A.静止不动　　B.向下插入　　C.向上拔出
(2)该同学又将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。电路连接好后,将A线圈插入B线圈中,此时合上开关,灵敏电流计的指针向左偏了一下。当滑动变阻器的滑片向　　　　(选填“左”或“右”)滑动,可使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)通过本实验可以得出:感应电流产生的磁场,总是　　　　　　　　　　　　　。
题组二　楞次定律的理解和简单应用
3.关于楞次定律,下列说法正确的是 (　　)
A.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
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场的阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
4.如图所示,矩形导线框ABCD水平放置,当垂直于线框平面向下的磁场的磁感应强度逐渐变大时 (　　)
A.线框中有感应电流,方向为D→C→B→A→D
B.线框中无感应电流
C.线框中有感应电流,方向为D→A→B→C→D
D.无法确定线框中有无感应电流
题组三　对右手定则的理解与应用
5.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中运动的情境,其中能使导体ab中产生由a到b的感应电流的是 (　　)
6.如图所示,CDEF是金属框,框内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场。导体棒MN与金属框接触良好,当导体棒MN向左移动时,下列说法正确的是 (　　)
A.MNDC回路中感应电流为顺时针方向
B.MNEF回路中感应电流为逆时针方向
C.导体棒M端的电势低于N端的电势
D.导体棒MN中感应电流方向为N到M
题组四　楞次定律阻碍作用的表现
7.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,螺线管与电源和滑动变阻器连接。现将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列说法正确的是 (　　)
A.穿过线圈a的磁通量减小
B.从上往下看,线圈a中将产生逆时针方向的感应电流
C.线圈a有扩大的趋势
D.螺线管b对线圈a有吸引作用
8.某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁铁,磁铁N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合,从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时,下列说法正确的是 (　　)
A.从上往下看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B.从上往下看,金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向
C.金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用,A对电梯轿厢下落没有阻碍作用
D.金属线圈A有收缩的趋势,B有扩张的趋势
能力提升练
题组一　楞次定律的理解与应用
1.在家庭电路中,接地故障通断器在用电器发生漏电时,能保护人的生命和财产安全。当用电器正常工作时,紧靠的两根绝缘电线中电流大小相等、方向相反;当用电器漏电时,线圈中就会产生感应电流,断路器切断电路。若某次漏电瞬间,电线1和电线2中电流流向如图所示,且电线2中电流小于电线1中电流,则线圈中 (　　)
A.磁通量增加,感应电流从N到M
B.磁通量减少,感应电流从N到M
C.磁通量增加,感应电流从M到N
D.磁通量减少,感应电流从M到N
2.如图所示,两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上,整个空间存在竖直向上的匀强磁场,两导体棒ab、cd垂直地放在导轨上并与导轨始终保持良好的接触,现导体棒ab、cd水平方向的速度分别为v1、v2,取水平向右为正方向。则下列说法正确的是 (　　)
A.如果v1=0、v2>0,则感应电流方向沿a→b→d→c→a
B.如果v1<0、v2>0,则回路中没有感应电流
C.如果v1=v2>0,则感应电流方向沿a→c→d→b→a
D.如果v2>v1>0,则感应电流方向沿a→c→d→b→a
3.为了测量列车运行的速度和加速度的大小,可采用如图甲所示的装置,它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来,P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面,磁场垂直于地面向下(如图乙),则在列车经过线圈的过程中,流经线圈的电流 (　　)
A.始终沿逆时针方向
B.先沿逆时针方向,再沿顺时针方向
C.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
D.始终沿顺时针方向
4.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,给条形磁铁一竖直向上的初速度后,在条形磁铁向上运动的过程中,将会出现的情况是(重力加速度为g) (　　)
A.磁铁的加速度会大于g
B.两金属环将相互远离(不考虑金属环之间的作用)
C.俯视观察,左边金属圆环产生的感应电流沿顺时针方向
D.金属环对桌面的压力大于自身重力
5.如图所示,把开关S闭合后,要使Q线圈产生图示方向的电流,下面采用的方法不正确的是 (　　)
A.把Q靠近P
B.把P中的铁芯从左边抽出
C.把R的滑片右移
D.开关S断开的瞬间
题组二　三定则一定律的综合应用
6.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1、2通有顺时针(俯视)方向的电流,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过程产生的感应电流方向为adcb
C.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
D.汽车离开线圈2过程产生的感应电流方向为adcb
7.图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直于纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动情况可能是 (　　)
A.向左匀速运动
B.向右匀速运动
C.向左匀加速运动
D.向右匀加速运动
题组三　从能量角度理解楞次定律
8.如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放,经过B、C到达最低处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静止,则磁铁 (　　)
A.从B到C的过程中,圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
B.从A摆到D附近时,圆环给桌面的压力小于圆环自身受到的重力
C.从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向相同
D.在A、E两处的重力势能相等
9.如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在表面由非磁性材料制成的电子秤上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到电子秤表面的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.磁铁的加速度恒定
B.磁铁的机械能减小
C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示
D.与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数减小
答案与分层梯度式解析
第2章　电磁感应及其应用
第1节　科学探究:感应电流的方向
基础过关练
1.B　滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时,线圈A中电流减小,线圈B中的磁通量减小,闭合电路中产生感应电流,电流计指针向右偏转。由此可知,当线圈B中的磁通量减小时,电流计指针向右偏转。当线圈A向上拔出或断开开关时,线圈B中的磁通量均减小,电流计指针均向右偏转,选项A错误,B正确;滑动变阻器的滑片P向左或向右滑动时,线圈B中的磁通量均变化,电流计指针会发生偏转,C错误;由以上分析知,D错误。
2.答案　(1)C　(2)右　(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析　(1)根据图甲可知,电流从灵敏电流计的左接线柱流入,指针往右偏;由图乙可知,螺线管中的感应电流方向为逆时针方向(俯视),根据安培定则,螺线管中感应电流的磁场方向竖直向上,条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上,可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,可知穿过线圈的磁通量减少,所以条形磁铁的运动情况可能是向上拔出。故选C。
(2)合上开关后,灵敏电流计的指针向左偏了一下,说明B线圈中磁通量增加时,灵敏电流计指针左偏;现在要使灵敏电流计的指针向右偏转,穿过B线圈的磁通量应该减小,线圈A产生的磁场的磁感应强度应减小,即通过A的电流应减小,由图丙可知,滑动变阻器的滑片应向右滑动。
(3)根据实验现象可知,感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3.A　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,选项A正确;闭合电路的一部分导体在磁场中沿平行于磁感线的方向运动时,不受磁场的阻碍作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,选项D错误。
4.A　当垂直于线框平面向下的磁场的磁感应强度逐渐变大时,通过线框的向下的磁通量增加,由楞次定律和安培定则可知感应电流方向为D→C→B→A→D。故选A。
规律总结　楞次定律的使用步骤
5.A　由右手定则可判定A中电流由a到b,B中电流由b到a,C中电流由b到a,D中电流由b到a,故选A。
6.C　由右手定则知导体棒MN中感应电流方向为M到N,MNDC回路中感应电流为逆时针方向,MNEF回路中感应电流为顺时针方向,A、B、D错误;导体棒MN相当于电源,电源内部电流从低电势流向高电势,故导体棒M端的电势低于N端的电势,C正确;故选C。
7.B　将滑动变阻器的滑片P向下滑动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,螺线管中的电流增大,产生的磁场增强,向下穿过线圈a的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知从上往下看,线圈a中将产生逆时针方向的感应电流,由于要阻碍线圈a中磁通量增大,线圈a有收缩的趋势,螺线管b对线圈a有排斥作用。故选B。
8.A　当电梯坠落至题图位置时,金属线圈A中向上的磁场减弱,从上往下看金属线圈A中感应电流的方向沿逆时针方向,B中向上的磁场增强,从上往下看金属线圈B中感应电流的方向沿顺时针方向,A正确,B错误;根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,当电梯坠落至题图位置时,金属线圈A、B都在阻碍电梯下落,C错误;金属线圈A中向上的磁场减弱,B中向上的磁场增强,根据楞次定律可知,线圈A有扩张的趋势,B有收缩的趋势,D错误。
能力提升练
1.A　当用电器正常工作时,紧靠的两根绝缘电线中电流大小相等、方向相反,此时穿过线圈的磁通量为零;用电器漏电瞬间,电线2中电流小于电线1中电流,则线圈中磁场方向与电线1在线圈中产生的磁场方向相同,则线圈中磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知线圈中感应电流从N到M。故选A。
2.D　如果v1=0、v2>0,由右手定则可知,感应电流方向沿a→c→d→b→a,A错误;如果v1<0、v2>0,abdc所围面积增大,磁通量增大,回路中有感应电流,B错误;如果v1=v2>0,abdc所围面积不变,磁通量不变,回路中没有感应电流,C错误;如果v2>v1>0,abdc所围面积增大,磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,感应电流方向沿a→c→d→b→a,D正确。
3.B　列车带着磁体向右运动到线圈左边后,相当于线圈左边的一段导线向左切割磁感线,线圈中的感应电流沿逆时针方向;线圈离开磁场时,相当于线圈右边的一段导线向左切割磁感线,这一过程中线圈中的感应电流沿顺时针方向,故线圈中的感应电流先沿逆时针方向,再沿顺时针方向,故选B。
4.A　条形磁铁向上运动,穿过两个圆环的磁通量减小,金属环中产生感应电流,金属环受到向上的安培力,而磁铁受到向下的安培力,所以在磁铁向上运动过程中加速度会大于g,金属环对桌面的压力小于自身重力,故A正确,D错误;当给条形磁铁一竖直向上的初速度后,穿过两个圆环的磁通量减小,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大的方向运动,则知两圆环相互靠近,故B错误;穿过金属环的磁通量向上减小,根据楞次定律结合安培定则可知俯视观察时,左边金属圆环产生的感应电流沿逆时针方向,C错误。故选A。
5.A　根据安培定则,线圈P中产生的磁场左侧为N极,右侧为S极,则把Q靠近P时,向左穿过Q的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知,线圈Q中产生与题图中相反方向的感应电流,故A错误;把P中的铁芯从左边抽出,则向左穿过Q的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,线圈Q中产生题图中方向的感应电流,故B正确;把R的滑片右移,则P中电流减小,则向左穿过Q的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,线圈Q中产生题图中方向的感应电流,故C正确;开关K断开的瞬间,向左穿过Q的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,线圈Q中产生题图中方向的感应电流,故D正确。故选A。
6.B　由题知,埋在地下的线圈1、2通有顺时针(俯视)方向的电流,则根据安培定则可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,故A错误;汽车进入线圈1过程中,向下穿过汽车的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知产生的感应电流方向为adcb,故B正确;汽车进入线圈2过程中,向下穿过汽车的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知产生的感应电流方向为adcb,再根据左手定则,可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反,故C错误;汽车离开线圈2过程中,向下穿过汽车的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知产生的感应电流方向为abcd,故D错误。
7.C　若ab棒匀速移动,ab棒产生稳定的感应电动势,在右侧回路中产生稳定的感应电流,则右侧线圈中产生稳定的磁场,在左侧回路中不产生感应电流,故A、B不符合题意;若导体棒ab向左加速移动,ab棒所在回路中的感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由a到b,根据右手螺旋定则,在右边线圈中产生从上到下的磁场,则左侧线圈在从下到上且不断增强的磁场中,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电流计的电流方向从上到下,正好正向通过二极管,故C符合题意;若导体棒ab向右加速移动,ab棒所在回路中的感应电流逐渐增大,根据右手定则,感应电流的方向由b到a,根据右手螺旋定则可知,在右侧线圈中产生从下到上的磁场,则左侧线圈在从上到下且不断增强的磁场中,根据楞次定律结合安培定则可知,通过电流计的电流方向应该从下到上,由于二极管正向导通,反向截止,故左侧回路中无电流,故D不符合题意。故选C。
8.C　磁铁从B到C的过程中,在圆环处的磁场方向向上且磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则可判断圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看),A错误;磁铁从A摆到D附近时,圆环中产生的感应电流有阻碍磁通量增大的趋势,即有使圆环远离磁铁的趋势,故圆环给桌面的压力大于圆环自身受到的重力,B错误;由楞次定律的推论“来拒去留”可知,磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到的摩擦力方向均向右,C正确;由于有部分机械能转化为电能,故磁铁在A、E两处的重力势能不相等,D错误。故选C。
9.B　根据“来拒去留”可知,条形磁铁受到斥力,磁铁加速下落时,斥力的大小是变化的,所以磁铁的加速度是变化的,A错误;斥力对条形磁铁做负功,磁铁的机械能减小,B正确;线圈所在处的磁场方向向下并且磁通量增大,根据“增反减同”,可知感应电流产生的磁场向上,根据安培定则可得线圈中产生逆时针方向(从上往下看)的感应电流,则通过电阻的电流方向与图中箭头所示的方向相反,C错误;根据牛顿第三定律可得,磁铁对线圈的力向下,与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数增大,D错误。故选B。
7(共13张PPT)
第1节　科学探究:感应电流的方向
知识 清单破
知识点 1
知识点 1
探究影响感应电流方向的因素
1.实验原理与设计
将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入螺线管或从螺线管中拔
出,如图所示,观察并记录感应电流方向。分析感应电流方向与磁场方向、通过线圈的磁通
量的变化之间的关系。
探究影响感应电流方向的因素
2.实验现象及结论
当条形磁铁的任一极靠近或插入闭合线圈(螺线管)时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,感应电流激发的磁场方向与原磁场的方向相反;当条形磁铁的任一极拔出或离开闭合线圈时,穿过线圈的磁通量减少,线圈中产生感应电流,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
知识点 1
知识点 2
楞次定律
1.内容:伸开右手,让拇指与其余四指垂直,且都与手掌处于同一平面内,让磁感线垂直穿过手
心,使拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
2.适用范围:适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
知识点 1
知识点 3
右手定则
1.感应电流的磁场方向总与原磁场方向相反。 (　 )
原磁场减弱时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
2.楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗。 (　 )
3.导体棒不垂直切割磁感线时,也可以用右手定则判断感应电流方向。 (　 )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。

√
√
疑难 情境破
疑难1
楞次定律的理解
讲解分析
1.楞次定律的两层意义
(1)因果关系。闭合电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的出现
是感应电流存在的结果,简要地说,只有当闭合电路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流
的磁场出现。
(2)符合能量守恒定律。感应电流的磁场对闭合电路中磁通量的变化起阻碍作用,这种作用
正是能量守恒这一普遍规律在电磁感应现象中的体现。
2.楞次定律中“阻碍”的含义
3.楞次定律的推广含义
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。常
见的“阻碍”现象有以下几种:
引起感应电流的原因 感应电流产生的效果 如何“阻碍” 口诀
磁场 变化 产生 磁场 在磁通量增加时,产生的磁场与原磁场方向相反,反之则相同 增反
减同
导体相 对运动 产生 磁场力 产生的磁场力总是阻碍导体的相对运动 来拒
去留
磁场 变化 线圈面 积变化 在磁通量增加时,线圈收缩,面积减小,反之则扩大 增缩
减扩
疑难2
对右手定则的理解
讲解分析
1.楞次定律与右手定则的比较
楞次定律 右手定则
研究对象 整个闭合回路 闭合回路中做切割磁感线运动的导体
适用范围 因磁通量变化而产生感应电流的情况 闭合回路的部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况
应用 用于磁感应强度或线圈的面积随时间变化产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象比较方便
缺点 回路不闭合时不可用 导体与磁场相对静止时不可用
联系 ①右手定则可以看成楞次定律的特例; ②右手定则中的运动方向指的是导体相对磁场的运动方向 右手定则 左手定则
作用 判断感应电流方向 判断通电导体所受安培力的方向
图例
因果关系 运动→电流 电流→运动
应用实例 发电机 电动机
拇指指向 导体切割磁感线运动方向 电流所受安培力方向
2.右手定则与左手定则的比较
典例 (多选)如图所示,水平放置的光滑金属轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的
左边有一闭合电路【1】,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动【2】,则PQ所做的运动是(已
知导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流越大) (　 )

A.向右加速运动　　　　　　　 B.向左加速运动
C.向右减速运动　　　　　　　 D.向左减速运动
信息提取　【1】MN在闭合电路产生的磁场中;
【2】MN受到向右的安培力。
思路点拨　解答本题的思路如下:
解析 MN处于ab产生的垂直于纸面向里的磁场中(由【1】【3】得到),MN受到的安培力向
右,可知电流由M流向N(由【4】得到),L1中感应电流的磁场方向向上(由【3】得到),L2中产生
的磁场应该是向上减小或向下增加(由【5】得到),可知PQ可能向右减速运动或向左加速运
动(由【6】得到),故选B、C。
答案 BC

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