2025高考物理步步高同步練習選修2第二章互感和自感含答案

2025高考物理步步高同步練習選修2第二章4互感和自感[學習目標]1.了解互感現(xiàn)象及其應用.2.能夠通過電磁感應的有關規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.3.了解自感電動勢的表達式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數(shù)的決定因素.4.了解自感現(xiàn)象中的能量轉化．一、互感現(xiàn)象1．互感和互感電動勢：兩個相互靠近且沒有導線相連的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢，這種現(xiàn)象叫作互感，這種感應電動勢叫作互感電動勢．2．應用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的．3．危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作．二、自感現(xiàn)象當一個線圈中的電流變化時，它產生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應電動勢，同樣也在線圈本身激發(fā)出感應電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感．由于自感而產生的感應電動勢叫作自感電動勢．三、自感系數(shù)1．自感電動勢：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是電流的變化率；L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感．單位：亨利，符號：H.2．自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關．四、磁場的能量1．線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中．2．線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉化為電能．3．自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的性質．1．判斷下列說法的正誤．(1)兩個線圈相距較近時，可以產生互感現(xiàn)象，相距較遠時，不產生互感現(xiàn)象．(×)(2)自感現(xiàn)象中，感應電流一定與原電流方向相反．(×)(3)線圈的自感系數(shù)與電流大小無關，與電流的變化率有關．(×)(4)對于同一線圈，當電流變化較快時，線圈中的自感電動勢也較大．(√)(5)沒有發(fā)生自感現(xiàn)象時，即使有磁場也不會儲存能量．(×)2．如圖1所示，電路中電源內阻不能忽略，L的自感系數(shù)很大，其直流電阻忽略不計，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，A燈________變亮，B燈________變亮．當S斷開時，A燈________熄滅，B燈________熄滅．(均選填“立即”或“緩慢”)圖1答案緩慢立即緩慢緩慢一、互感現(xiàn)象導學探究如圖2所示，在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？圖2答案兩個線圈之間并沒有導線相連，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會使穿過另一個線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電動勢．知識深化1．當一個線圈中的電流變化時，它產生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產生感應電動勢．2．一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大．3．應用與危害(1)應用：變壓器、收音機的磁性天線都是利用互感現(xiàn)象制成的．(2)危害：在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設法減小電路間的互感．例如在電路板刻制時就要設法減小電路間的互感現(xiàn)象．(多選)(2020·天津卷)手機無線充電是比較新穎的充電方式．如圖3所示，電磁感應式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產生的磁場傳遞能量．當充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電．在充電過程中()圖3A．送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化B．受電線圈中感應電流產生的磁場恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D．手機和基座無需導線連接，這樣傳遞能量沒有損失答案AC解析送電線圈中通入的是正弦式交變電流，故產生的磁場也是周期性變化的，受電線圈中產生的感應電流也是周期性變化的，感應電流產生的磁場也是周期性變化的，故A正確，B錯誤；送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，故C正確；有一部分能量會以電磁波的形式散發(fā)到周圍的空間中損失掉，也有一部分能量轉化為手機的內能損失掉，故D錯誤．針對訓練如圖4所示，在同一鐵芯上繞著兩個線圈A、B，單刀雙擲開關原來接“1”，現(xiàn)在把它從“1”扳向“2”．則在此過程中，電阻R中的電流方向是()圖4A．先由P→Q，再由Q→PB．先由Q→P，再由P→QC．始終由Q→PD．始終由P→Q答案A解析由于A線圈產生的磁場發(fā)生變化，B線圈中會產生感應電流，這就是互感．將開關由“1”扳到“2”的過程中，分兩個階段來分析電阻R上的電流方向．(1)在線圈A中電流沿原方向減小的過程中，線圈A的磁場自右向左也跟著減弱，導致穿過線圈B的磁通量減少．由楞次定律知，線圈B中會產生由P→Q的感應電流；(2)在線圈A中電流沿原方向增大的過程中，線圈A的磁場自右向左也跟著增強，導致穿過線圈B的磁通量增加．由楞次定律知，線圈B中會產生由Q→P的電流．綜上分析可知，全過程中流過電阻R的電流方向先是由P→Q，然后是由Q→P，所以A正確．二、自感現(xiàn)象導學探究1．按照圖5連接電路．(1)開關S接通時，燈泡1和2的發(fā)光情況有什么不同？圖5(2)利用已學知識解釋該現(xiàn)象．答案(1)燈泡2立即發(fā)光，而燈泡1是逐漸亮起來的．(2)接通電源的瞬間，電流增加，線圈L中產生感應電動勢．根據(jù)楞次定律，感應電動勢會阻礙電流的增加，所以燈泡1慢慢地亮起來．2．按照圖6連接電路．(1)先閉合開關使燈泡發(fā)光，穩(wěn)定后斷開開關．觀察并說明開關斷開時燈泡的亮度．圖6(2)利用已學知識解釋該現(xiàn)象．答案(1)燈泡逐漸熄滅．(2)開關斷開時，通過線圈L的電流減小，這時會出現(xiàn)感應電動勢阻礙線圈L中的電流減小，線圈中產生與原方向相同的電流，與燈泡構成閉合回路，所以燈泡不是馬上熄滅，而是慢慢熄滅．知識深化1．對自感現(xiàn)象的理解自感現(xiàn)象是一種電磁感應現(xiàn)象，遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律．2．對自感電動勢的理解(1)產生原因通過線圈的電流發(fā)生變化，導致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在線圈上產生感應電動勢．(2)自感電動勢的方向當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：增反減同)．(3)自感電動勢的作用阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用．3．對電感線圈阻礙作用的理解(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會產生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使通過電感線圈的電流不能突變．(2)若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當于一段導線，其阻礙作用是由繞制線圈的導線的電阻引起的．(3)線圈通電和斷電時線圈中電流的變化規(guī)律如圖7.圖7考向1通電自感現(xiàn)象如圖8所示，電路中電源的內阻不能忽略，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，下列說法正確的是(線圈L的自感系數(shù)很大，直流電阻較小)()圖8A．A比B先亮，然后A逐漸熄滅B．B比A先亮，然后B逐漸變暗C．A、B一起亮，然后A逐漸熄滅D．A、B一起亮，然后B逐漸熄滅答案B解析S閉合時，線圈上產生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，電路穩(wěn)定后線圈L的直流電阻較小，故流過B燈支路的電流變小，所以B燈逐漸變暗，故B正確．考向2斷電自感現(xiàn)象如圖9所示，開關S處于閉合狀態(tài)，小燈泡A和B均正常發(fā)光，小燈泡A的電阻大于線圈L的直流電阻，現(xiàn)斷開開關S，以下說法正確的是()圖9A．小燈泡A越來越暗，直到熄滅B．小燈泡B越來越暗，直到熄滅C．線圈L中的電流會立即消失D．線圈L中的電流過一會再消失，且方向向右答案D解析S斷開瞬間，B立即熄滅．由于小燈泡A的電阻大于線圈L的直流電阻，所以S斷開前線圈的電流大于小燈泡A中的電流．S斷開瞬間，線圈中出現(xiàn)自感電動勢，從而阻礙電流的減小，線圈中的電流方向不變，但大小由原電流逐漸減小，即線圈L中的電流過一會再消失，且方向向右，因L和A組成新的回路，所以A先亮一下，然后慢慢熄滅，故D正確．在如圖10所示的電路中，開關S閉合且穩(wěn)定后流過自感線圈的電流是2A，流過燈泡D的電流是1A，現(xiàn)將開關S突然斷開，能正確反映流過燈泡的電流i在開關S斷開前后隨時間t變化關系的圖像是()圖10答案D解析開關S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A．開關S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產生與線圈中原電流方向相同的自感電流，使線圈中的電流從2A逐漸減小，方向不變，且與燈泡D構成閉合回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應該是從2A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，故D對．三、自感電動勢和自感系數(shù)導學探究自感電動勢的大小與哪些因素有關？自感系數(shù)與哪些因素有關？答案根據(jù)公式E＝Leq\f(ΔI,Δt)可知，自感電動勢與自感系數(shù)和電流的變化率有關．自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及有無鐵芯等因素有關．知識深化1．自感電動勢(1)表達式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(2)理解：①公式中eq\f(ΔI,Δt)為電流的變化率，電流變化越快，電流變化率越大，自感電動勢也越大．②公式中L為線圈的自感系數(shù)．2．自感系數(shù)關于自感現(xiàn)象、自感系數(shù)、自感電動勢，下列說法正確的是()A．當線圈中通恒定電流時，線圈中沒有自感現(xiàn)象，線圈自感系數(shù)為零B．線圈中電流變化越快，線圈的自感系數(shù)越大C．自感電動勢與原電流方向相反D．對于確定的線圈，其產生的自感電動勢與其電流變化率成正比答案D解析當線圈中通恒定電流時，線圈中沒有自感現(xiàn)象，不產生自感電動勢，但是線圈自感系數(shù)不為零，選項A錯誤；線圈中電流變化越快，產生的自感電動勢越大，線圈的自感系數(shù)與電流變化快慢無關，選項B錯誤；根據(jù)楞次定律，當線圈中電流增大時，自感電動勢阻礙電流增大，自感電動勢方向與原電流方向相反；當線圈中電流減小時，自感電動勢阻礙電流減小，自感電動勢方向與原電流方向相同，選項C錯誤；對于確定的線圈，自感系數(shù)L一定，其產生的自感電動勢與其電流變化率eq\f(ΔI,Δt)成正比，選項D正確．1．(互感現(xiàn)象)(多選)(2020·惠州市第一次調研)目前無線電力傳輸已經比較成熟，如圖11所示為一種非接觸式電源供應系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電力，兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖所示．利用這一原理，可以實現(xiàn)對手機進行無線充電．下列說法正確的是()圖11A．只要A線圈中輸入電流，B線圈中就會產生感應電動勢B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產生感應電動勢C．A中電流越大，B中感應電動勢越大D．A中電流變化越快，B中感應電動勢越大答案BD解析根據(jù)感應電流產生的條件，若A線圈中輸入恒定的電流，則A產生恒定的磁場，B中的磁通量不發(fā)生變化，B線圈中不會產生感應電動勢，故A錯誤；若A線圈中輸入變化的電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，B線圈中會產生感應電動勢，A線圈中電流變化越快，A線圈中電流產生的磁場變化越快，B線圈中感應電動勢越大，故B、D正確，C錯誤．2．(自感系數(shù))(2020·株洲市高二上期中)關于線圈的自感系數(shù)，下列說法正確的是()A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢就一定越大B．線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定答案D解析線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的因素及有無鐵芯決定的，與有無電流、電流變化情況都沒有關系，故選項B、C錯誤，D正確；自感電動勢的大小除了與自感系數(shù)有關，還與電流的變化率有關，故選項A錯誤．3．(自感現(xiàn)象)(2020·四川成都外國語學校期中)如圖12所示，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，A和B是兩個參數(shù)相同的燈泡，若將開關S閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開開關S，則()圖12A．開關S閉合時，燈泡A比B先亮B．開關S閉合時，燈泡A、B同時亮，最后一樣亮C．開關S閉合后，燈泡A逐漸熄滅，燈泡B逐漸變亮，最后亮度保持不變D．開關S斷開瞬間，A、B閃亮一下逐漸熄滅答案C解析開關S閉合時，由于L的阻礙作用，電流從兩燈中流過，故兩燈同時亮，此后，有電流流過L，且流過L的電流逐漸增大，流過A的電流逐漸減小，電路穩(wěn)定后，燈泡A被短路而熄滅，B燈比原來更亮且最后亮度保持不變，故C正確，A、B錯誤；開關S斷開瞬間，B中電流消失，故立即熄滅，由于電感線圈中產生自感電動勢，且L和A構成回路，所以A閃亮一下后逐漸熄滅，故D錯誤．4．(自感現(xiàn)象中的圖像問題)(多選)如圖13所示，用電流傳感器研究自感現(xiàn)象．電源內阻不可忽略，線圈的自感系數(shù)較大，其直流電阻小于電阻R的阻值．t＝0時刻閉合開關S，電路穩(wěn)定后，t1時刻斷開S，電流傳感器連接計算機分別描繪了整個過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時間t變化的圖像．下列圖像中可能正確的是()圖13答案AD考點一互感現(xiàn)象1．(多選)如圖1所示，線圈P、Q同軸放置，P與開關S、電源和滑動變阻器R組成回路，Q與電流計G相連，要使Q線圈產生圖示方向的電流，可采用的方法有()圖1A．閉合開關S后，把R的滑片右移B．閉合開關S后，把R的滑片左移C．閉合開關S后，把Q靠近PD．無需閉合開關S，只要把Q靠近P即可答案BC解析閉合開關S后，若把R的滑片右移，Q中的磁場方向從左向右，且在減小，根據(jù)楞次定律，Q線圈中電流方向與題圖電流方向相反，故A錯誤；同理可知，B正確；閉合開關S后，將Q靠近P，Q中的磁場方向從左向右，且在增強，根據(jù)楞次定律，Q線圈中的電流方向與題圖電流方向相同，故C正確；若S不閉合，則Q線圈中無磁場，故Q中不會有電流產生，故D錯誤．考點二自感現(xiàn)象2.(2020·重慶一中高二上期末)如圖2，A、B是兩個完全相同的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、直流電阻可忽略的自感線圈．下列說法正確的是()圖2A．閉合開關S，A、B燈同時亮B．閉合開關S，A燈比B燈先亮C．閉合開關S，A、B燈最后一樣亮D．斷開開關S，A燈慢慢熄滅，B燈閃亮一下再慢慢熄滅答案C解析開關閉合的瞬間，電源兩端的電壓同時加到兩支路的兩端，B燈立即發(fā)光；由于線圈的自感作用，A燈逐漸發(fā)光，由于線圈的直流電阻可以忽略，則電路穩(wěn)定時兩燈一樣亮，選項A、B錯誤，C正確．斷開開關的瞬間，原來流過B燈的電流立即消失，流過線圈的電流將要減小，線圈產生自感電動勢，相當于電源，線圈與兩燈A、B構成一個閉合回路，則兩燈同時逐漸熄滅；由于原來通過A、B兩燈的電流相等，則B燈不會閃亮，選項D錯誤．3.如圖3所示，多匝線圈L的電阻和電源內阻不計，兩個電阻的阻值都是R，開關S原來是斷開的，電流I0＝eq\f(E,2R)，現(xiàn)閉合開關S將一電阻短路，于是線圈有自感電動勢產生，則該電動勢()圖3A．有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小到零B．有阻礙電流的作用，最后電流總小于I0C．有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持I0不變D．有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是增大到2I0答案D解析開關S由斷開到閉合，回路中的電流要增大，因而在L上要產生自感電動勢，自感電動勢要阻礙原電流的增大，但阻礙不是阻止，電流仍要增大，達到穩(wěn)定后電流為2I0，選項D正確．4.(多選)如圖4所示，A、B是完全相同的兩個小燈泡，L為自感系數(shù)很大的線圈，其直流電阻等于燈泡電阻．閉合開關S，電路穩(wěn)定時，B燈恰能正常發(fā)光．則()圖4A．開關S閉合時，A、B兩燈同時亮B．開關S閉合，電流穩(wěn)定時，A燈熄滅C．開關S斷開時，兩燈都會亮一下再熄滅D．開關S斷開時，A燈燈絲不可能被燒斷答案AD解析開關S閉合瞬間，A和B同時發(fā)光，故A正確；電路穩(wěn)定后L的電感不再起作用，起作用的只是它的直流電阻，因A、B是完全相同的兩個小燈泡，B此時正常發(fā)光，那么說明燈的額定電流由并聯(lián)的A和L的直流電阻分配，L的直流電阻等于燈泡電阻，那么A支路的電流等于其額定電流的eq\f(1,2)，也就是說其亮度較B燈暗，但不熄滅，故B錯誤；斷開開關S的瞬間，由電感的特性可知，L和A組成的回路中的電流大小不變，其數(shù)值就是S斷開前L支路中的電流，即等于額定電流的一半，A燈不會閃亮一下，燈絲也不可能被燒斷，而B燈立即熄滅，故C錯誤，D正確．5．(2020·北京海淀區(qū)期末)在如圖5所示的電路中，兩個完全相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關S待電路穩(wěn)定后，調整R的滑片使L1和L2亮度一樣，此時通過兩個燈泡的電流均為I.在之后的t0時刻斷開S，則在下列選項中，能正確反映t0前后的一小段時間內通過L1的電流i1和通過L2的電流i2隨時間t變化關系的圖像是()圖5答案A解析L1與線圈串聯(lián)，斷開S瞬間，流過線圈的電流不變，電感線圈產生與流過它的電流同向的感應電動勢，電動勢慢慢變小，則電流慢慢變小，故A正確，B錯誤；S斷開的瞬間，流過L2的電流反向，之后電流逐漸減小，故C、D錯誤．6．(多選)在如圖6所示的電路中，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡，E是內阻不計的電源．在t＝0時刻，閉合開關S，電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關S.規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向，分別用i1、i2表示流過D1、D2的電流，則下列圖像中能定性描述電流隨時間變化關系的是()圖6答案BC解析閉合開關S后，通過D1、D2和D3的電流方向都是由上向下，D1中電流逐漸增大至穩(wěn)定，且D1中穩(wěn)定電流為D2、D3中穩(wěn)定電流的2倍，斷開開關S后，由于自感現(xiàn)象，通過D1的電流方向不變，電流逐漸減為0，故選項A錯誤，B正確；開關斷開后，D2和D3中電流方向與原方向相反，大小由D1中的穩(wěn)定電流值逐漸減為0，故選項C正確，D錯誤．7.(2020·鄭州市期中)在如圖7所示的電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零刻度在表盤中央的兩個相同的電流表．當開關S閉合時，電流表G1、G2的指針都偏向右方，那么當斷開開關S時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是()圖7A．G1和G2的指針都立即回到零點B．G1的指針立即回到零點，而G2的指針緩慢地回到零點C．G1的指針緩慢地回到零點，而G2的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點D．G2的指針緩慢地回到零點，而G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點答案D解析S斷開瞬間，由于L的自感電動勢的作用，電流不會立即消失，而是與原電流同向，即沿L、G2、G1方向在閉合回路中繼續(xù)維持一個較短的時間，因此G2的指針緩慢地回到零點，而G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點，故選D.本章知識網絡構建楞次定律的應用[學習目標]1.進一步理解楞次定律，掌握楞次定律的幾個推論.2.熟練應用安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律分析有關綜合問題．一、楞次定律的重要結論1．“增反減同”法感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量(原磁場磁通量)的變化．(1)當原磁場磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反．(2)當原磁場磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同．口訣記為“增反減同”．如圖1所示，三個線圈在同一平面內，當I減小時，關于a、b線圈中的感應電流方向，以下說法正確的是()圖1A．都為順時針方向B．a線圈中為順時針方向，b線圈中為逆時針方向C．都為逆時針方向D．a線圈中為逆時針方向，b線圈中為順時針方向答案D解析根據(jù)安培定則判斷可知，在線圈a處產生的磁場方向垂直于紙面向外，當I減小時，穿過線圈a的磁通量減少，根據(jù)楞次定律結合安培定則可知，線圈a中產生逆時針方向的感應電流；線圈b處的磁場方向垂直于紙面向里，當I減小時，穿過線圈b的磁通量減少，根據(jù)楞次定律結合安培定則可知，線圈b中產生順時針方向的感應電流，選項D正確，A、B、C錯誤．2．“來拒去留”法由于磁場與導體的相對運動產生電磁感應現(xiàn)象時，產生的感應電流與磁場間有力的作用，這種力的作用會“阻礙”相對運動．口訣記為“來拒去留”．(多選)如圖2所示，用繩吊起一個鋁環(huán)，用條形磁體的N極去靠近鋁環(huán)，直至從右側穿出的過程中()圖2A．磁體從左側靠近鋁環(huán)時，鋁環(huán)向右擺動B．磁體在右側遠離鋁環(huán)時，鋁環(huán)向左擺動C．磁體從左側靠近鋁環(huán)時，鋁環(huán)A端為N極D．磁體在右側遠離鋁環(huán)時，B端為S極答案AC解析磁體從左側靠近鋁環(huán)時，在鋁環(huán)中產生感應電流，感應電流的磁場必定阻礙磁體的靠近，鋁環(huán)A端為N極，鋁環(huán)向右擺動，A、C正確；當磁體在右側遠離鋁環(huán)時，感應電流的磁場阻礙鋁環(huán)的遠離，鋁環(huán)右擺，B端為N極，B、D錯誤．3．“增縮減擴”法就閉合電路的面積而言，收縮或擴張是為了阻礙穿過電路的原磁通量的變化．若穿過閉合電路的磁通量增加，面積有收縮趨勢；若穿過閉合電路的磁通量減少，面積有擴張趨勢．口訣記為“增縮減擴”．說明此法只適用于回路中只有一個方向的磁感線的情況．(多選)如圖3所示，光滑固定導軌m、n水平放置，兩根導體棒p、q平行放于導軌上，形成一個閉合回路．當一條形磁體從高處下落接近回路時(重力加速度為g)()圖3A．p、q將互相靠攏B．p、q將互相遠離C．磁體的加速度仍為gD．磁體的加速度小于g答案AD解析由楞次定律的結論可知，當穿過閉合回路的磁通量增加時，回路的面積有收縮趨勢且阻礙磁體的靠近，所以p、q將相互靠攏且磁體受到向上的阻力，磁體的加速度小于g，故選項A、D正確．4．“增離減靠”法若磁場變化且線圈回路可移動，當磁場增強使得穿過線圈回路的磁通量增加時，線圈將通過遠離磁體來阻礙磁通量增加；反之，當磁場減弱使得穿過線圈回路的磁通量減少時，線圈將通過靠近磁體來阻礙磁通量減少．口訣記為“增離減靠”．如圖4所示，一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質圓柱上無摩擦移動，M連接在如圖所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關，下列情況中，能觀察到N向左運動的是()圖4A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向c端移動時D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑片向d端移動時答案C解析金屬環(huán)N向左運動，說明穿過N的磁通量在減少，則線圈M中的電流在減小，只有選項C符合．針對訓練(多選)(2020·臨沂十九中高二上月考)如圖5所示，在水平木質桌面上平放一個銅質圓環(huán)，在它上方近處有一個N極朝下的條形磁體，銅環(huán)始終靜止．關于銅環(huán)對桌面的壓力F和銅環(huán)重力G的大小關系，下列說法中正確的是()圖5A．當條形磁體靠近銅環(huán)時，F(xiàn)>GB．當條形磁體遠離銅環(huán)時，F(xiàn)<GC．無論條形磁體靠近還是遠離銅環(huán)，F(xiàn)＝GD．無論條形磁體靠近還是遠離銅環(huán)，F(xiàn)>G答案AB解析當條形磁體靠近銅環(huán)時，根據(jù)楞次定律的推論“增離減靠”，銅環(huán)將遠離條形磁體，所以對桌面的壓力變大，故A正確．當條形磁體遠離銅環(huán)時，銅環(huán)中的磁通量減少，銅環(huán)將靠近條形磁體，所以對桌面的壓力減小，故B正確，C、D錯誤．二、“三定則一定律”的綜合應用安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較比較項目安培定則左手定則右手定則楞次定律適用場合判斷電流周圍的磁感線方向判斷通電導線在磁場中所受的安培力方向判斷導體切割磁感線時產生的感應電流方向判斷回路中磁通量變化時產生的感應電流方向因果關系因電而生磁(I→B)因電而受力(I、B→F安)因動而生電(v、B→I感)因磁通量變化而生電(ΔΦ→I感)(多選)如圖6所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力的作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是(導體切割磁感線速度越大，感應電流越大)()圖6A．向右加速運動B．向左加速運動C．向右減速運動D．向左減速運動答案BC解析當PQ向右運動時，用右手定則可判定PQ中感應電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的；若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運動；若PQ向右減速運動，流過MN的感應電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向，MN向右運動，故選項A錯誤，C正確．同理可判斷選項B正確，D錯誤．1．(“增反減同”法)(2020·大連市期中)如圖7甲所示的閉合圓線圈放在勻強磁場中，t＝0時磁感應強度垂直線圈平面向里，磁感應強度隨時間變化的關系圖像如圖乙所示．則在0～2s內線圈中感應電流的方向為()圖7A．逆時針 B．先逆時針后順時針C．順時針 D．先順時針后逆時針答案C解析將0～2s時間段劃分為兩段：0～1s內，線圈中磁場的磁感應強度為正，磁感應強度垂直線圈平面向里且磁通量減小，由“增反減同”可知，感應電流產生的磁場垂直線圈平面向里，根據(jù)安培定則可知，感應電流的方向為順時針；1～2s內，線圈中磁場的磁感應強度為負，磁感應強度垂直線圈平面向外且磁通量增大，由“增反減同”可知，感應電流產生的磁場垂直線圈平面向里，根據(jù)安培定則可知，感應電流的方向仍為順時針，所以選項C正確．2．(“來拒去留”法)如圖8所示，線圈兩端與電阻相連構成閉合回路，在線圈上方有一豎直放置的條形磁體．下列選項能使流過電阻的感應電流的方向由b到a，且線圈與磁體相互排斥的是()圖8A．S極向下，磁體向下運動B．S極向下，磁體向上運動C．N極向下，磁體向下運動D．N極向下，磁體向上運動答案A3.(“增縮減擴”法)(2020·湖北隨州一中期中)如圖9所示，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向上滑動，下列說法中正確的是()圖9A．穿過線圈a的磁通量變大B．線圈a有收縮的趨勢C．線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大答案C解析當滑片P向上滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，通過線圈b的電流減小，線圈b產生的磁場減弱，故穿過線圈a的磁通量變小，故A錯誤；根據(jù)楞次定律的結論知，線圈a應有擴張的趨勢，故B錯誤；線圈a中感應電流方向為俯視順時針，故C正確；將線圈a和b等效成兩個條形磁體，可判斷此時兩磁體互相吸引，故線圈a對水平桌面的壓力將減小，故D錯誤．4.(“增離減靠”法)如圖10所示，通電螺線管中間正上方和左側分別用絕緣細線靜止懸掛著鋁環(huán)a和b，兩環(huán)平面與螺線管的中心軸線都垂直，b環(huán)的圓心在螺線管的中心軸上．當滑動變阻器R的滑片P向左滑動時，下列關于兩環(huán)中產生的感應電流方向和受到的安培力方向的說法正確的是()圖10A．電流方向相同，受力方向a環(huán)向上、b環(huán)向右B．電流方向相同，受力方向a環(huán)向下、b環(huán)向左C．電流方向相反，受力方向a環(huán)向下、b環(huán)向右D．電流方向相反，受力方向a環(huán)向上、b環(huán)向左答案D解析當滑動變阻器的滑片P向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電流變大，通電螺線管的磁性將增強，穿過a和b的磁通量都增大，根據(jù)楞次定律可知，要阻礙磁通量的增大，a將向上方磁場較弱的方向運動，而b將向左側磁場較弱的方向運動，即a、b分別受到向上和向左的安培力；根據(jù)安培定則可知，a所處位置的磁場方向向右，當磁場增強時，根據(jù)楞次定律可知，a產生從左向右看逆時針方向的感應電流，b所處位置的磁場的方向向左，當磁場增強時，根據(jù)楞次定律可知，b產生從左向右看順時針方向的感應電流．綜上，二者產生的電流方向相反，同時a環(huán)受到向上的安培力，b環(huán)受到向左的安培力，故A、B、C錯誤，D正確．1．(多選)如圖1是某電磁沖擊鉆的原理圖，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，則可能是()圖1A．開關S閉合瞬間B．開關S由閉合到斷開的瞬間C．開關S已經是閉合的，滑動變阻器滑片P向左迅速滑動D．開關S已經是閉合的，滑動變阻器滑片P向右迅速滑動答案AC解析當開關突然閉合時，左線圈上有了電流，產生磁場，而對右線圈來說，磁通量增加，產生感應電流，使鉆頭M向右運動，同理可知，開關由閉合到斷開瞬間，鉆頭M向左運動，故A項正確，B項錯誤；當開關S已經閉合時，只有左側線圈電流增大才會導致鉆頭M向右運動，故C項正確，D項錯誤．2.(多選)兩根相互平行的金屬導軌水平放置于如圖2所示的勻強磁場中，與導軌接觸良好的導體棒AB和CD可以自由滑動．當導體棒AB在外力F的作用下向右運動時，下列說法中正確的是()圖2A．導體棒CD內有電流通過，方向是D→CB．導體棒CD內有電流通過，方向是C→DC．磁場對導體棒CD的作用力向左D．磁場對導體棒AB的作用力向左答案BD解析導體棒AB切割磁感線產生感應電流，根據(jù)右手定則可知，AB中感應電流的方向為B→A，則導體棒CD內有電流通過，方向是C→D，故A錯誤，B正確；導體棒CD內有電流通過，導體棒CD受到安培力作用，由左手定則判斷可知，磁場對導體棒CD的作用力向右，磁場對導體棒AB的作用力向左，故C錯誤，D正確．3.(2020·江蘇南通一中高二上期末)如圖3所示，在載流直導線旁固定有兩平行光滑導軌A、B，導軌與直導線平行且在同一水平面內，在導軌上有兩個可自由滑動的導體ab和cd.當載流直導線中的電流逐漸增大時，導體ab和cd的運動情況是()圖3A．一起向左運動B．一起向右運動C．ab和cd相向運動，相互靠近D．ab和cd相背運動，相互遠離答案C解析由于在閉合回路abdc中，ab和cd中感應電流方向相反，所以兩導體運動方向一定相反，排除A、B；當載流直導線中的電流逐漸增大時，穿過閉合回路的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙穿過閉合回路的磁通量的變化，所以兩導體相互靠近，減小面積，達到阻礙磁通量增大的目的．故選C.4．如圖4甲所示，有一閉合導體環(huán)，磁場方向垂直于環(huán)面向里(為正方向)，當磁感應強度隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化時，順著磁場方向看，導體環(huán)中感應電流的方向是()圖4A．一直順時針 B．一直逆時針C．先順時針后逆時針 D．先逆時針后順時針答案D解析由題圖乙可知，0～t0內，穿過導體環(huán)的磁通量增加，由楞次定律的結論——“增反減同”可知，感應電流產生的磁場方向垂直環(huán)面向外，所以感應電流方向為逆時針；同理可得t0～2t0內感應電流方向為順時針，故D正確．5．(2020·全國卷Ⅲ)如圖5，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)．圓環(huán)初始時靜止．將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到()圖5A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C．撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D．撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動答案B解析開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，不論撥至M端還是N端，通過圓環(huán)的磁通量均增加，根據(jù)楞次定律(增離減靠)可知圓環(huán)會阻礙磁通量的增加，即向右運動，故選B.6.航母上艦載機電磁彈射的驅動原理如圖6所示，當閉合開關S，固定線圈中突然通過直流電流時，線圈左側的金屬環(huán)被彈射出去，則()圖6A．閉合開關S的瞬間，從左側看金屬環(huán)中的感應電流沿逆時針方向B．若將電池正負極調換后，金屬環(huán)彈射方向將改變C．若將金屬環(huán)置于線圈的右側，金屬環(huán)將向左彈射D．若將金屬環(huán)置于線圈的右側，金屬環(huán)將向右彈射答案D解析閉合開關S的瞬間，電流從線圈右側流入，產生的磁場方向向左，由楞次定律可知，金屬環(huán)中的感應電流方向由左側看為順時針，A錯誤；電池正負極調換后，根據(jù)“增離減靠”可得，金屬環(huán)仍將向左彈出，B錯誤；若將金屬環(huán)置于線圈的右側，根據(jù)“增離減靠”可得，金屬環(huán)將向右彈射，C錯誤，D正確．7.(多選)(2020·南通市期末)如圖7所示，固定的水平長直導線中通有電流I，矩形線框與導線在同一豎直平面內，且一邊與導線平行．線框由靜止釋放，不計空氣阻力，在下落過程中()圖7A．穿過線框的磁通量保持不變B．線框中感應電流的方向保持不變C．線框所受安培力的合力方向向上D．線框的機械能不斷增大答案BC解析當線框由靜止向下運動時，穿過線框的磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律可得，產生的感應電流的方向為順時針方向，且方向不發(fā)生變化，A錯誤，B正確；整個線框所受的安培力的合力方向向上，對線框做負功，線框的機械能不斷減小，C正確，D錯誤．8．如圖8所示，一條形磁體從高h處自由下落，中途穿過一個固定的空心線圈，開關S斷開時，由開始下落至落地用時t1，落地時速度為v1；開關S閉合時，由開始下落至落地用時t2，落地時速度為v2.不計空氣阻力，則它們的大小關系是()圖8A．t1>t2，v1>v2B．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2D．t1<t2，v1>v2答案D解析開關S斷開時，線圈中無感應電流，對磁體無阻礙作用，故磁體自由下落，a1＝g；當S閉合時，線圈中有感應電流，對磁體有阻礙作用，故a2<g.所以t1<t2，v1>v2，故D正確．9.(多選)如圖9所示，兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺上，漆包線繞成的兩個線圈P、Q與其組成閉合回路．兩個磁性很強的條形磁體如圖放置，當用手左右擺動線圈P時，線圈Q也會跟著擺動．以下說法正確的是()圖9A．P向右擺動的過程中，P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B．P向右擺動的過程中，Q會向右擺動C．P向右擺動的過程中，Q會向左擺動D．若使Q左右擺動，P會始終保持靜止答案AB解析穿過線圈