第講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素[教材閱讀指導(dǎo)](對應(yīng)人教版必修第三冊、選擇性必修第二冊相關(guān)內(nèi)容及問題)必修第三冊第十三章第2節(jié)，閱讀“磁通量”這一部分內(nèi)容，當(dāng)勻強(qiáng)磁場與所研究的面既不垂直也不平行時，怎樣求穿過該面的磁通量？提示：方法一，據(jù)Φ＝BS，S為該面在垂直于磁場方向的投影的面積；方法二，據(jù)Φ＝BS，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度在垂直于該面方向的分量。必修第三冊第十三章第3節(jié)，閱讀[實(shí)驗(yàn)]“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”這一部分內(nèi)容，圖13.3-3中有幾個閉合回路？提示：兩個。必修第三冊第十三章第3節(jié)[練習(xí)與應(yīng)用]T2。提示：有。先把線圈撐開，然后放手，線圈收縮，則線圈的面積減小，穿過線圈的磁通量減小，則線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)，閱讀“楞次定律”這一部分內(nèi)容，感應(yīng)電流的磁場總與引起感應(yīng)電流的磁場的方向相反嗎？提示：不是。選擇性必修第二冊第二章第1節(jié)“楞次定律”這部分的[思考與討論]，[練習(xí)與應(yīng)用]T5，由此可看出磁體與閉合線圈間的力起什么作用？提示：阻礙它們的相對運(yùn)動。必備知識梳理與回顧一、磁通量1．磁通量(1)定義：勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與eq\x(\s\up1(01))垂直磁場方向的面積(S)的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。我們可以用穿過這一面積的磁感線條數(shù)的多少來形象地理解。(2)公式：eq\x(\s\up1(02))Φ＝BS。(3)公式的適用條件：①勻強(qiáng)磁場；②S是eq\x(\s\up1(03))垂直磁場方向的有效面積。(4)單位：韋伯(Wb)，1Wb＝eq\x(\s\up1(04))1__T·m2。(5)標(biāo)量性：磁通量是eq\x(\s\up1(05))標(biāo)量，但有正負(fù)之分。磁通量的正負(fù)是這樣規(guī)定的：任何一個平面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線eq\x(\s\up1(06))從正面穿出時磁通量為正，則磁感線eq\x(\s\up1(07))從反面穿出時磁通量為負(fù)。2．磁通量的變化量在某個過程中，穿過某個平面的磁通量的變化量等于eq\x(\s\up1(08))末磁通量Φ2與初磁通量Φ1的差值，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。3．磁通量的變化率(磁通量的變化快慢)磁通量的變化量與發(fā)生此變化所用時間的eq\x(\s\up1(09))比值，即eq\f(ΔΦ,Δt)。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流“eq\x(\s\up1(01))磁生電”的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件當(dāng)穿過eq\x(\s\up1(02))閉合導(dǎo)體回路的eq\x(\s\up1(03))磁通量發(fā)生變化時，eq\x(\s\up1(04))閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。3．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種典型情況(1)閉合導(dǎo)體回路的一部分做eq\x(\s\up1(05))切割磁感線運(yùn)動。(2)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量eq\x(\s\up1(06))發(fā)生變化。4．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生eq\x(\s\up1(07))感應(yīng)電動勢，如果導(dǎo)體回路閉合則產(chǎn)生eq\x(\s\up1(08))感應(yīng)電流；如果導(dǎo)體回路不閉合，則只產(chǎn)生eq\x(\s\up1(09))感應(yīng)電動勢，而不產(chǎn)生eq\x(\s\up1(10))感應(yīng)電流。5．能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為eq\x(\s\up1(11))電能。三、楞次定律1．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eq\x(\s\up1(01))阻礙引起感應(yīng)電流的eq\x(\s\up1(02))磁通量的變化。(2)適用范圍：判定一切閉合導(dǎo)體回路eq\x(\s\up1(03))磁通量變化時產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向。(3)本質(zhì)：eq\x(\s\up1(04))能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。2．右手定則(1)內(nèi)容：伸開eq\x(\s\up1(05))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(jìn)入，并使拇指指向eq\x(\s\up1(06))導(dǎo)線運(yùn)動的方向，這時四指所指的方向就是eq\x(\s\up1(07))感應(yīng)電流的方向。(2)適用范圍：適用于判定導(dǎo)線eq\x(\s\up1(08))切割磁感線時感應(yīng)電流的方向。四、實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄扛袘?yīng)電流的方向與磁通量的變化之間的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)，記錄磁極進(jìn)出閉合線圈運(yùn)動的四種情況，分析總結(jié)感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化之間的關(guān)系。3．實(shí)驗(yàn)器材條形磁體、線圈、電流表、導(dǎo)線若干、干電池一節(jié)、電池盒、滑動變阻器、開關(guān)。4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。①按圖甲連接電路。②調(diào)節(jié)滑動變阻器，使接入電路的電阻最大。③迅速閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)后立即斷開開關(guān)。④記錄電流方向與電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向，找出它們之間的關(guān)系。(2)確定感應(yīng)電流方向與磁通量變化情況的關(guān)系。①按圖乙連接電路，明確線圈的繞線方向。②按照控制變量的方法分別進(jìn)行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向上抽出線圈時的實(shí)驗(yàn)。③觀察并記錄磁體磁場方向、感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流的磁場方向，并將結(jié)果填入表格。一、堵點(diǎn)疏通1．磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積。()2．磁通量既有大小，又有方向，所以磁通量是矢量。()3．磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的大小均與匝數(shù)無關(guān)。()4．只要回路中的磁通量變化，回路中一定有感應(yīng)電流。()5．只要閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，閉合回路中一定有感應(yīng)電流。()6．感應(yīng)電流的磁場可能與原磁場方向相同，也可能與原磁場方向相反。()答案1.×2.×3.√4.×5.×6.√二、對點(diǎn)激活1.(魯科版必修第三冊·第5章第2節(jié)[節(jié)練習(xí)]T5改編)如圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若圖示位置穿過線圈的磁通量為Φ，線圈從圖示位置繞OO′軸轉(zhuǎn)過60°的過程中，磁通量的變化量為ΔΦ，則Φ和ΔΦ的大小分別是()A.eq\f(BL2,2)，eq\f(BL2,4) B.eq\f(NBL2,2)，eq\f(NBL2,4)C．BL2，eq\f(BL2,2) D．NBL2，eq\f(NBL2,2)答案A解析公式Φ＝BS中，S應(yīng)為有效面積，且磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)。初態(tài)S1＝eq\f(L2,2)，所以Φ＝eq\f(BL2,2)。轉(zhuǎn)過60°，有效面積S2＝eq\f(L2,2)·cos60°＝eq\f(L2,4)，Φ′＝eq\f(BL2,4)，所以ΔΦ＝Φ′－Φ＝－eq\f(BL2,4)，A正確。2．(人教版必修第三冊·第十三章第3節(jié)[練習(xí)與應(yīng)用]T1改編)如圖所示的勻強(qiáng)磁場中有一個矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運(yùn)動B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運(yùn)動C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動答案C解析A、B、D中穿過線框的磁通量均不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而C中穿過線框的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選C。3．(人教版選擇性必修第二冊·第二章第1節(jié)[練習(xí)與應(yīng)用]T2改編)如圖所示，CDEF是金屬框，框內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動時，金屬框中CD、EF邊的感應(yīng)電流的方向?yàn)?)A．C→D，E→F B．D→C，E→FC．C→D，F(xiàn)→E D．D→C，F(xiàn)→E答案C解析根據(jù)右手定則可以判斷，AB中感應(yīng)電流的方向?yàn)锳→B，則在ABCD回路中，CD的感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D，在ABFE回路中，EF的感應(yīng)電流方向?yàn)镕→E，C正確。關(guān)鍵能力發(fā)展與提升考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷解題技巧1.感應(yīng)電流能否產(chǎn)生的判斷2．磁通量變化的常見情況變化情況舉例磁通量變化量磁感應(yīng)強(qiáng)度變化永磁體靠近或遠(yuǎn)離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生變化ΔΦ＝ΔB·S有效面積變化有磁感線穿過的回路面積變化閉合線圈的部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動，如圖ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場夾角變化線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，如圖磁感應(yīng)強(qiáng)度和有效面積同時變化彈性線圈在向外拉的過程中，如圖ΔΦ＝Φ2－Φ1例1(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行。若要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可行的做法是()A．AB中電流I逐漸增大B．AB中電流I先增大后減小C．以AB為軸，線圈繞AB順時針轉(zhuǎn)90°(俯視)D．線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°(俯視)[答案]ABD[解析]只要AB中電流發(fā)生變化，無論是大小變，還是方向變，還是大小和方向同時變，都可以使線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B正確；以AB為軸，線圈繞AB順時針轉(zhuǎn)90°的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和線圈的有效面積都沒變，磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯誤；以O(shè)O′為軸逆時針轉(zhuǎn)90°的過程中，線圈的有效面積發(fā)生了變化，磁通量變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確。例2如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點(diǎn)，O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端，M、N是電流表的接線端，現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置B．將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置C．將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置D．將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置[答案]B[解析]將銅盤看成無數(shù)個軸向銅條組成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時銅條相當(dāng)于電源，銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個極，則想要觀察到感應(yīng)電流，M、N應(yīng)分別接電源的兩個極，故B正確。判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法①確定所研究回路；②看Φ是否變化；③回路是否閉合；②③同時滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。考點(diǎn)二楞次定律的理解及應(yīng)用深化理解1.用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向2．楞次定律中“阻礙”的含義例3(2020·江蘇高考)如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是()A．同時增大B1減小B2B．同時減小B1增大B2C．同時以相同的變化率增大B1和B2D．同時以相同的變化率減小B1和B2[答案]B[解析]同時增大B1減小B2，穿過圓環(huán)的總磁通量垂直紙面向里且增多，由楞次定律可知，環(huán)中感應(yīng)電流的磁場垂直紙面向外，由安培定則可知，會在環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，同理可知，同時減小B1增大B2，會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，A錯誤，B正確。同時以相同的變化率增大B1和B2，或同時以相同的變化率減小B1和B2，兩個磁場穿過圓環(huán)的磁通量總保持大小相同，所以穿過圓環(huán)的總磁通量總為0，不會在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，C、D錯誤。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的兩個磁場和一個電流(1)原磁場：引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的磁場。做題時需要首先明確原磁場分布特點(diǎn)(大小、方向)以及穿過閉合回路的磁場變化情況。(2)感應(yīng)電流磁場：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，阻礙原磁場的磁通量變化，根據(jù)“增反減同”可以判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。(3)感應(yīng)電流：在確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向后，再由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向?！靖M(jìn)訓(xùn)練】1.汽車自動控制剎車系統(tǒng)(ABS)的原理如圖所示。鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動，右端有一個繞有線圈的磁體(極性如圖)，M是一個電流檢測器。當(dāng)車輪帶動齒輪P轉(zhuǎn)動時，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時又使通過線圈的磁通量減小，從而能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)電子裝置放大后即實(shí)現(xiàn)自動控制剎車。齒輪從圖示位置開始轉(zhuǎn)到下一個鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應(yīng)電流的方向()A．總是從左向右的B．總是從右向左的C．先從右向左，然后從左向右D．先從左向右，然后從右向左答案C解析穿過線圈的磁通量方向與磁體內(nèi)部的磁場方向相同，均從右指向左。鐵齒靠近線圈時，鐵齒的右端是S極，鐵齒在線圈處產(chǎn)生的磁場方向指向鐵齒，即與原磁場同向，所以在圖示時刻，穿過線圈的磁通量最大，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，磁通量先減小后增大，當(dāng)下一個鐵齒正對線圈時，磁通量又達(dá)到最大。結(jié)合楞次定律可知，該過程線圈中感應(yīng)電流在線圈軸線上的磁場方向先向左后向右，由安培定則可知，通過M的感應(yīng)電流的方向先從右向左，然后從左向右，C正確。考點(diǎn)三楞次定律推論的應(yīng)用解題技巧楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說明如下：內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對運(yùn)動——“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”通過導(dǎo)體遠(yuǎn)離或靠近來阻礙原磁通量的變化——“增離減靠”考向1“增反減同”“來拒去留”例4(2023·海南高考)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2且通上順時針(俯視)方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時()A．線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B．汽車進(jìn)入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC．汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD．汽車進(jìn)入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同[答案]C[解析]根據(jù)安培定則可知，線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，A錯誤；由楞次定律及安培定則可知，汽車進(jìn)入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcb，離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcd，B錯誤，C正確；由楞次定律的推論可知，汽車進(jìn)入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤。考向2“增縮減擴(kuò)”“增離減靠”例5(多選)如圖所示，M為水平放置的橡膠圓盤，在其外側(cè)面均勻地帶有負(fù)電荷。在M正上方用絕緣絲線懸掛一個閉合鋁環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上，現(xiàn)讓橡膠圓盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示逆時針方向加速轉(zhuǎn)動(從上往下看)，下列說法正確的是()A．鋁環(huán)N有沿逆時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看)B．鋁環(huán)N有擴(kuò)張的趨勢C．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向下D．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上[答案]AD[解析]橡膠圓盤M由靜止開始繞O1O2軸按圖示逆時針方向加速轉(zhuǎn)動時，等效為M邊緣有沿順時針方向增大的環(huán)形電流，結(jié)合安培定則可知，穿過鋁環(huán)N的磁通量向下且增大(從上往下看)，依據(jù)楞次定律可知，鋁環(huán)N有沿逆時針方向的感應(yīng)電流，故A正確；根據(jù)楞次定律的推論“增縮減擴(kuò)”和“增離減靠”，知鋁環(huán)N的面積有縮小的趨勢，且有向上運(yùn)動的趨勢，所以，鋁環(huán)N有收縮的趨勢，且橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上，故B、C錯誤，D正確。利用楞次定律的推論可以速解電磁感應(yīng)問題?！靖M(jìn)訓(xùn)練】2.(多選)如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動，則可能是()A．開關(guān)S閉合瞬間B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動D．開關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動答案AC解析鉆頭M向右運(yùn)動，是遠(yuǎn)離左邊的線圈，依據(jù)楞次定律的推論“增離減靠”，說明左邊線圈中的電流增大，故A、C正確，B、D錯誤。考點(diǎn)四三定則一定律的綜合應(yīng)用對比分析1.“三定則一定律”的用途基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律以上定則或定律中，“因電而動”用左手定則，“因動生電”用右手定則；“因電生磁”用安培定則，“因磁生電”用楞次定律或右手定則。2．左手定則與右手定則的比較定則名稱定則示意圖共同點(diǎn)區(qū)別左手定則磁感線都從掌心垂直進(jìn)入，四指都指向電流(正電荷定向運(yùn)動)的方向大拇指指向安培力(洛倫茲力)的方向右手定則大拇指指向?qū)w棒切割磁感線運(yùn)動的方向說明：右手定則中v的方向與左手定則中F的方向相反，是能量守恒定律的必然結(jié)果。3．相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時，一般要用到安培定則。(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時，一般先用楞次定律或右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定?？枷?楞次定律、安培定則、左手定則的綜合應(yīng)用例6(多選)如圖甲所示，等離子氣流由左方連續(xù)以速度v0射入M和N兩板間的勻強(qiáng)磁場中，ab直導(dǎo)線與M、N相連接，線圈A與直導(dǎo)線cd連接，線圈A內(nèi)有按圖乙所示規(guī)律變化的磁場，且規(guī)定向左為磁場B的正方向，則下列敘述正確的是()A．0～1s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相排斥B．1～2s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相吸引C．2～3s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相吸引D．3～4s內(nèi)，ab、cd導(dǎo)線互相排斥[答案]BD[解析]根據(jù)左手定則，可判定等離子氣流中的正離子向上極板M偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向下極板N偏轉(zhuǎn)，所以ab中電流方向是由a流向b。由圖乙可知，在0～1s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是由c流向d，由于ab、cd導(dǎo)線內(nèi)電流的方向相同，則互相吸引，故A錯誤；在1～2s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是由c流向d，由于ab、cd導(dǎo)線內(nèi)電流的方向相同，則互相吸引，故B正確；在2～3s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導(dǎo)線內(nèi)電流的方向相反，則互相排斥，故C錯誤；在3～4s內(nèi)，線圈A內(nèi)磁場方向向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是由d流向c，由于ab、cd導(dǎo)線內(nèi)電流的方向相反，則互相排斥，故D正確?？枷?二次感應(yīng)問題例7(多選)如圖，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路。當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是()A．向右加速運(yùn)動 B．向右減速運(yùn)動C．向左加速運(yùn)動 D．向左減速運(yùn)動[答案]BC[解析]根據(jù)安培定則可知，MN處于ab產(chǎn)生的垂直向里的磁場中，MN在磁場力作用下向右運(yùn)動，說明MN受到的磁場力向右，由左手定則可知電流由M指向N，L1中感應(yīng)電流的磁場向上，由楞次定律可知，L2中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)該是向上減弱，或向下增強(qiáng)；再由右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律可知PQ可能是向右減速運(yùn)動或向左加速運(yùn)動。故B、C正確，A、D錯誤。利用程序法和逆向推理法分析二次感應(yīng)問題如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果，選擇程序法；如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果，要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況或磁場的變化，需選擇逆向推理法。(1)程序法(正向推理法)①依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的方向(或原磁感應(yīng)強(qiáng)度方向及大小的變化)，判斷一次感應(yīng)電流的方向。②依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線的速度大小的變化eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或原磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率\f(ΔB,Δt)隨時間的變化))，判斷一次感應(yīng)電流的大小變化情況。③依據(jù)一次感應(yīng)電流的方向及大小變化情況，判斷一次感應(yīng)電流的磁通量方向及大小變化情況。④依據(jù)一次感應(yīng)電流的磁通量變化情況，判斷二次感應(yīng)電流的方向及產(chǎn)生的現(xiàn)象。(2)逆向推理法①依據(jù)二次感應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象，判斷二次感應(yīng)電流的方向。②依據(jù)二次感應(yīng)電流的方向，應(yīng)用安培定則，判定二次感應(yīng)電流的磁場的方向，明確它是阻礙一次感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場的磁通量變化的。③依據(jù)楞次定律，得出一次感應(yīng)電流的磁場的方向及相應(yīng)的變化的可能情況，從而得到引起磁場變化的一次感應(yīng)電流的方向與大小變化情況。④依據(jù)一次感應(yīng)電流的方向及大小變化情況，判斷導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的方向與速度變化情況eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或原磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向、大小變化及\f(ΔB,Δt)的變化))?？键c(diǎn)五實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素1．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖(2)數(shù)據(jù)記錄表1磁通量增大時的情況圖號磁體磁場的方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下表2磁通量減小時的情況圖號磁體磁場的方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上(3)根據(jù)數(shù)據(jù)記錄表格，歸納出影響感應(yīng)電流方向的因素，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2．注意事項(xiàng)(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(qiáng)度，防止電流過大或通電時間過長而損壞電流表。(2)電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計。(3)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(5)進(jìn)行完一種磁極運(yùn)動情況的操作后，等電流表指針回零后再進(jìn)行下一種情況的操作。例8在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)中：(1)先觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與________方向的對應(yīng)關(guān)系，查明線圈中導(dǎo)線的繞向，以便從指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的磁場方向。(2)下表為某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：序號磁體磁場的方向(正視)磁體運(yùn)動情況指針偏轉(zhuǎn)情況感應(yīng)電流的磁場方向(正視)1向下插入線圈向左向上2向下拔出線圈向右向下3向上插入線圈向右向下4向上拔出線圈向左向上①由實(shí)驗(yàn)記錄1、3得出的結(jié)論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向________。②由實(shí)驗(yàn)記錄2、4得出的結(jié)論：穿過閉合回路的磁通量________時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向________。③由實(shí)驗(yàn)1、2、3、4得出的結(jié)論是________________________________________。(3)本實(shí)驗(yàn)涉及的物理規(guī)律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用有________________________。(舉一例)[答案](1)電流(2)①增大相反②減小相同③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(3)發(fā)電機(jī)(其他答案合理也可)[解析](1)應(yīng)該先觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向?qū)?yīng)的關(guān)系，查明線圈中導(dǎo)線的繞向，以便從指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的磁場方向。(2)①由實(shí)驗(yàn)記錄1、3可知，磁體插入線圈，穿過閉合回路的磁通量增大，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反。②由實(shí)驗(yàn)記錄2、4可知，磁體從線圈中拔出，穿過閉合回路的磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。③根據(jù)①、②可得出結(jié)論：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。(3)本實(shí)驗(yàn)涉及的物理規(guī)律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用有：發(fā)電機(jī)、變壓器、無線充電器等。在分析“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的方向與磁通量變化不容易建立起直接的聯(lián)系，關(guān)鍵是引入“感應(yīng)電流的磁場”這個中介，從而分析感應(yīng)電流磁場的方向與引起感應(yīng)電流的磁通量變化的關(guān)系。課時作業(yè)[A組基礎(chǔ)鞏固練]1.如圖所示，一水平放置的N匝矩形線框面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向斜向上，與水平面成30°角，現(xiàn)若使矩形框以左邊的一條邊為軸轉(zhuǎn)到豎直的虛線位置，則此過程中磁通量的改變量的大小是()A.eq\f(\r(3)－1,2)BS B.eq\f(\r(3)＋1,2)NBSC.eq\f(\r(3)＋1,2)BS D.eq\f(\r(3)－1,2)NBS答案C解析磁通量與匝數(shù)無關(guān)，Φ＝BS中，B與S必須垂直。初態(tài)Φ1＝Bsin30°·S，末態(tài)Φ2＝－Bcos30°·S，磁通量的變化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos30°－sin30°)|＝eq\f(\r(3)＋1,2)BS，所以C正確。2．下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案B解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知，A中，電路沒閉合，無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B中，電路閉合，且垂直磁感線的閉合回路的面積增大，則穿過閉合回路的磁通量增大，有感應(yīng)電流產(chǎn)生；C中，穿過閉合線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應(yīng)電流產(chǎn)生；D中，閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。故選B。3.磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學(xué)家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據(jù)。如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈，則從上向下看，這個線圈中將出現(xiàn)()A．先逆時針后順時針的感應(yīng)電流B．先順時針后逆時針的感應(yīng)電流C．逆時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流D．順時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流答案D解析只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈時，穿過線圈的磁通量先向上增加，后向下減小，根據(jù)楞次定律可知，從上向下看線圈中產(chǎn)生順時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流。故選D。4．某同學(xué)設(shè)想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應(yīng)急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強(qiáng)磁體，磁體N極朝上，電梯井道內(nèi)壁上鋪設(shè)若干金屬線圈，線圈在電梯轎廂墜落時能自動閉合，從而減小對廂內(nèi)人員的傷害。當(dāng)轎廂墜落到圖示位置時，關(guān)于該裝置，以下說法正確的是()A．從下往上看，金屬線圈A中的感應(yīng)電流沿逆時針方向B．從下往上看，金屬線圈B中的感應(yīng)電流沿順時針方向C．金屬線圈B對轎廂下落有阻礙作用，A對轎廂下落沒有阻礙作用D．金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴(kuò)張的趨勢答案D解析當(dāng)電梯墜落至如題圖所示位置時，金屬線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向從下往上看沿順時針方向，B中向上的磁場增強(qiáng)，感應(yīng)電流的方向從下往上看沿逆時針方向，故A、B錯誤；根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，當(dāng)電梯墜落至如題圖所示位置時，金屬線圈A、B都在阻礙電梯下落，故C錯誤；金屬線圈A中向上的磁場減弱，B中向上的磁場增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律的推論“增縮減擴(kuò)”可知，金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴(kuò)張的趨勢，故D正確。5.為了演示“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”的現(xiàn)象，老師做了這樣的演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，水平橫梁兩端各固定一個鋁環(huán)，其中A環(huán)是閉合的，B環(huán)是斷開的，橫梁可以繞中間的支點(diǎn)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)裝置靜止不動時，用一磁體的N極去接近A環(huán)，發(fā)現(xiàn)A環(huán)繞支點(diǎn)沿順時針(俯視)方向轉(zhuǎn)動。若不考慮空氣流動對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()A．若用磁體的S極接近A環(huán)，A環(huán)也將繞支點(diǎn)沿順時針(俯視)方向轉(zhuǎn)動B．制作A、B環(huán)的材料只要是金屬就行，很薄的鐵環(huán)也可以得到相同的實(shí)驗(yàn)效果C．制作A、B環(huán)的材料用絕緣材料也可以得到相同的實(shí)驗(yàn)效果D．磁體接近A環(huán)的過程中，A環(huán)將有擴(kuò)張的趨勢答案A解析當(dāng)磁體N極向A環(huán)靠近時，穿過A環(huán)的磁通量增加，A環(huán)是閉合的，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁體對A環(huán)產(chǎn)生安培力，阻礙兩者相對運(yùn)動，因此為阻礙磁體靠近，A環(huán)出現(xiàn)繞支點(diǎn)順時針(俯視)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象；同理，磁體S極接近A環(huán)時，A環(huán)也將繞支點(diǎn)順時針(俯視)轉(zhuǎn)動，故A正確。制作A、B環(huán)的材料必須是金屬導(dǎo)體，很薄的鐵環(huán)電阻較大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流較小，且會被磁化吸引，不能得到相同的實(shí)驗(yàn)效果，故B錯誤。若制作A、B環(huán)的材料用絕緣材料，則在A環(huán)中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁體對A環(huán)無安培力作用，A環(huán)不會繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，故C錯誤。磁體接近A環(huán)的過程中，穿過A環(huán)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，A環(huán)將有收縮的趨勢，故D錯誤。6.如圖，圓環(huán)形導(dǎo)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，螺線管與電源和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，下列說法正確的是()A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流B．穿過線圈a的磁通量變小C．線圈a有收縮的趨勢 D．線圈a對水平桌面的壓力FN將減小答案C解析根據(jù)安培定則可知，螺線管b在其內(nèi)部產(chǎn)生向下的磁場，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時，電路中總電阻減小，電流增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，穿過線圈a的磁通量變大，根據(jù)楞次定律，線圈a中會產(chǎn)生阻礙磁通量變大的感應(yīng)電流，即產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電流，故A、B錯誤；根據(jù)楞次定律的推論“增縮減擴(kuò)”可知，線圈a有收縮的趨勢，故C正確；根據(jù)楞次定律的推論“增離減靠”可知，線圈a有遠(yuǎn)離螺線管b的趨勢，因此線圈a對水平桌面的壓力FN將增大，故D錯誤。7．(多選)勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面，規(guī)定垂直紙面向里的方向?yàn)檎?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化規(guī)律如圖甲所示。在磁場中有一細(xì)金屬矩形回路，回路平面位于紙面內(nèi)，如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示Oa、ab、bc段回路右側(cè)PQ邊受到的安培力。則()A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B．I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向C．F1方向向左，F(xiàn)2方向向右D．F2方向向右，F(xiàn)3方向向右答案AC解析由楞次定律可知，Oa段感應(yīng)電流I1沿逆時針方向，ab、bc段感應(yīng)電流I2、I3沿順時針方向，故A正確，B錯誤。Oa段回路右側(cè)PQ邊中電流由Q流向P，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F1方向向左；ab段PQ邊中電流由P流向Q，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F2方向向右；bc段PQ邊中電流由P流向Q，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，由左手定則可知，PQ邊受到的安培力F3方向向左，故C正確，D錯誤。[B組綜合提升練]8.(多選)如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動時，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()A．向右做勻速運(yùn)動 B．向左做減速運(yùn)動C．向右做減速運(yùn)動 D．向右做加速運(yùn)動答案BC解析導(dǎo)體棒ab向右或向左做勻速運(yùn)動時，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，螺線管產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的，穿過c的磁通量不變，c中沒有感應(yīng)電流，線圈c不受安培力作用，不會被螺線管吸引，故A錯誤；導(dǎo)體棒ab向左或向右做減速運(yùn)動時，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小，螺線管產(chǎn)生的磁場減弱，穿過c的磁通量減小，根據(jù)楞次定律得知，c被螺線管吸引，故B、C正確；導(dǎo)體棒ab向右或向左做加速運(yùn)動時，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，螺線管產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過c的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c被螺線管排斥，故D錯誤。9.(多選)研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。具體而言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強(qiáng)磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖所示。A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑。現(xiàn)對A進(jìn)行加熱，下列說法正確的是()A．B線圈一定有收縮的趨勢B．B線圈一定有擴(kuò)張的趨勢C．B線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁