第1節(jié)　楞次定律 教學設(shè)計

第二章電磁感應第1節(jié)楞次定律[學習目標]1．理解楞次定律的內(nèi)容，能運用楞次定律判斷感應電流的方向，解答有關(guān)問題。2．理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的反映。3．掌握右手定則，認識右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。知識點1影響感應電流方向的因素將螺線管與電流計組成閉合回路，分別將條形磁體的N極、S極插入、拔出線圈。(1)線圈內(nèi)磁通量增加時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應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(2)線圈內(nèi)磁通量減少時的情況圖號磁場方向感應電流的方向感應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)歸納結(jié)論當線圈內(nèi)磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，阻礙磁通量的增加；當線圈內(nèi)磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，阻礙磁通量的減少。知識點2楞次定律1．內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。2．楞次定律與能量守恒定律的關(guān)系：感應電流沿著楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然結(jié)果。由于電阻的存在，感應電流在閉合回路中流動時將產(chǎn)生熱量。根據(jù)能量守恒定律，能量不可能無中生有，這部分熱量只可能從其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來。把磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時，推力或拉力都必須做機械功，做功過程中消耗的機械能轉(zhuǎn)化成感應電流的電能。[判一判]1．(1)感應電流的磁場方向總是與引起感應電流的磁場方向相反。()(2)感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場方向可能相同，也可能相反。()(3)楞次定律表明感應電流的效果總是與引起感應電流的原因相對抗。()提示：(1)×(2)√(3)√知識點3右手定則1．內(nèi)容：伸開右手，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)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。2．適用范圍：右手定則適用于閉合回路中一部分導體做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電流的情況。[判一判]2．(1)右手定則只適用于閉合回路中一部分導體做切割磁感線產(chǎn)生感應電流的情況。()(2)使用右手定則時必須讓磁感線垂直穿過掌心。()(3)任何感應電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則。()提示：(1)√(2)×(3)×1．(對楞次定律的理解)(多選)一塊銅片位于如圖所示的磁場中，如果用力把銅片從磁場拉出或把它進一步推入，則在這兩個過程中有關(guān)磁場對銅片的作用力，下列敘述正確的是()A．拉出時是阻力B．推入時是阻力C．拉出時不受磁場力D．推入時不受磁場力解析：選AB。將銅片從磁場拉出或推入，磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，磁場對銅片的作用力應阻礙銅片和磁場的相對運動，故A、B正確。2．(楞次定律的應用)如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則在線圈2從1的正上方下落至其正下方過程中，從上往下看線圈2中()A．無感應電流B．有順時針方向的感應電流C．先是順時針方向，后是逆時針方向的感應電流D．先是逆時針方向，后是順時針方向的感應電流解析：選C。線圈1中恒定電流形成的磁場分布情況如圖所示。當線圈2從線圈1的正上方下落，并處于線圈1的上方時，磁感線方向向上，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律知，線圈2中產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向下，由右手螺旋定則知，俯視時線圈2中感應電流方向應為順時針方向；同理，線圈2落至線圈1的正下方時，磁感線方向向上，且磁通量減小，由楞次定律和右手螺旋定則知，俯視時線圈2中感應電流方向應為逆時針方向。3．(右手定則的應用)如圖所示，勻強磁場與圓形導體環(huán)所在平面垂直，導體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時()A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應電流產(chǎn)生B．整個環(huán)中有順時針方向的電流C．整個環(huán)中有逆時針方向的電流D．環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流，環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流解析：選D。由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向為逆時針，左側(cè)的電流方向為順時針。4．(右手定則與左手定則的綜合應用)如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置甲(左)勻速運動到位置乙(右)，則()A．導線框進入磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→aB．導線框離開磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→aC．導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D．導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左解析：選D。由右手定則可判斷出導線框進入磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→a，導線框離開磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→a，A、B錯誤；由左手定則可判斷導線框進入磁場時受到的安培力方向水平向左，導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向左，C錯誤，D正確。探究一探究影響感應電流方向的因素【例1】(2022·重慶第二外國語學校高二月考)“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置如圖所示。(1)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后，將A線圈迅速插入B線圈中，電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(2)連好電路后，并將A線圈插入B線圈中，若要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，可采取的操作是________。A．插入鐵芯B．拔出A線圈C．變阻器的滑片向左滑動D．斷開開關(guān)S瞬間(3)G為指針零刻度在中央的靈敏電流表，連接在直流電路中時的偏轉(zhuǎn)情況如圖①中所示，即電流從電流表G的左接線柱進時，指針也從中央向左偏。今把它與一線圈串聯(lián)進行電磁感應實驗，則圖②中的條形磁鐵的運動方向是向________(選填“上”或“下”)；圖④中的條形磁鐵下端為________(選填“N”或“S”)極。[解析](1)已知閉合開關(guān)瞬間，A線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生的感應電流使靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，可知磁通量增加時，靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)；當開關(guān)閉合后，將A線圈迅速插入B線圈中時，B線圈中的磁通量增加，所以產(chǎn)生的感應電流也會使靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)。(2)要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)楞次定律知，磁通量應減小。插入鐵芯時，B線圈中的磁通量增加，故A錯誤；拔出A線圈時，B線圈中的磁通量減小，故B正確；變阻器的滑片向左滑動時，電流增大，B線圈中的磁通量增大，故C錯誤；斷開開關(guān)S瞬間，電流減小，B線圈中的磁通量減小，故D正確。(3)題圖②中指針向左偏，可以知道線圈中感應電流的方向是順時針(俯視)，感應電流的磁場方向向下，條形磁鐵的磁場方向向上，由楞次定律可知，向上的磁通量增大，條形磁鐵向下插入。題圖④中指針向右偏，則感應電流的方向為逆時針(俯視)，由安培定則可知，感應電流的磁場方向向上，條形磁鐵向上拔出，即磁通量減小，由楞次定律可知，條形磁鐵的磁場方向應該向上，所以條形磁鐵上端為N極，下端為S極。[答案](1)向右(2)BD(3)下S[針對訓練1](2022·揚州中學高二期中)小張同學用圖甲的實驗裝置“研究電磁感應現(xiàn)象”。斷開開關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下。(1)閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片向右滑動的過程中，靈敏電流計的指針__________(選填“向左偏轉(zhuǎn)”“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。(2)如圖乙所示，R為熱敏電阻，其阻值隨著周圍環(huán)境溫度的升高而減小。輕質(zhì)金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸(金屬環(huán)A平面與螺線管線圈平面平行)，并位于其左側(cè)。若周圍環(huán)境溫度急劇上升時，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向____________(選填“順時針”或“逆時針”)，金屬環(huán)A將向________(選填“左”或“右”)運動，并有__________(選填“收縮”或“擴張”)的趨勢。解析：(1)由題意可知當穿過B的磁通量減小時，指針向左偏轉(zhuǎn)，則可知當穿過B的磁通量增大時，指針應該向右偏轉(zhuǎn)，則閉合開關(guān)穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，A所在回路中的電阻減小，則A中的電流增大，磁場變強，穿過B的磁通量增大，故靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)。(2)當溫度升高時，熱敏電阻阻值減小，導致線圈中的電流增大，依據(jù)右手螺旋定則與楞次定律，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向為逆時針方向；因穿過A環(huán)的磁通量增大，據(jù)楞次定律，感應電流的磁場方向與原電流磁場方向相反，故相互排斥，則金屬環(huán)A將向左運動，且金屬環(huán)A有收縮的趨勢。答案：(1)向右偏轉(zhuǎn)(2)逆時針左收縮探究二楞次定律1．因果關(guān)系：楞次定律反映了電磁感應現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果反過來影響原因。2．對“阻礙”的理解3．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律也可以理解為：感應電流的效果總是要反抗(或阻礙)引起感應電流的原因。常見的表現(xiàn)形式有以下三種：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導體和磁體間的相對運動(來拒去留)。(3)通過改變線圈面積來“反抗”(增縮減擴)?！纠?】如圖所示，閉合的金屬線圈正上方有一個豎直放置的條形磁鐵。當該磁鐵向下運動靠近線圈時，下列判斷中正確的是()A．若磁鐵的運動是勻速的，則線圈中就沒有感應電流B．線圈中感應電流的方向與圖中所標的箭頭方向相同C．線圈中感應電流的方向與圖中所標的箭頭方向相反D．磁鐵向下做加速或減速運動時，感應電流的方向不同[解析]當該磁鐵向下運動靠近線圈時，無論是做加速、減速還是勻速運動，都會使線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則可知感應電流的方向與題圖中所標的箭頭方向相同。[答案]B【例3】(多選)某電磁沖擊鉆的原理圖如圖所示，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運動，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[解析]當開關(guān)突然閉合時，左線圈上有了電流，產(chǎn)生磁場，而對于右線圈來說，線圈中磁通量增加，產(chǎn)生感應電流阻礙磁通量增加，使鉆頭M向右運動，同理可知，開關(guān)由閉合到斷開瞬間，鉆頭M向左運動，故A正確，B錯誤；當開關(guān)S已經(jīng)閉合時，只有左側(cè)線圈電流增大才會導致鉆頭M向右運動，故C正確，D錯誤。[答案]AC[針對訓練2]豎直平面內(nèi)放置一通有豎直向上恒定電流的導線，如圖所示。正方形導線框置于導線右側(cè)，下列說法正確的是()A．電流變大，線框?qū)⑺较蜃筮\動，并有擴張趨勢B．線框向左運動一小段時會產(chǎn)生感應電流，電流方向是逆時針方向C．從靜止釋放線框，則線框下落過程中加速度逐漸減小，最后勻速下落D．以導線為軸，線框順時針(俯視)轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生感應電流，電流方向a→b→c→d解析：選B。直導線電流變大，線框內(nèi)磁通量變大，由通電直導線周圍磁場分布特點并根據(jù)楞次定律推論，可判斷線框面積有縮小的趨勢，線框?qū)⑺较蛴疫\動，故A錯誤；線框向左運動時，線框內(nèi)磁通量增加，因此會產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律判斷出電流方向為a→d→c→b，即逆時針方向，故B正確；從靜止釋放線框，線框下落過程中，線框中磁通量不變，所以沒有感應電流，因此線框做自由落體運動，故C錯誤；以導線為軸，線框順時針(俯視)轉(zhuǎn)動時，線框中的磁通量并不變化，所以沒有感應電流產(chǎn)生，故D錯誤。[針對訓練3]如圖所示，一水平放置的矩形閉合線框abcd，在細長磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中所示的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在這個過程中，線圈中感應電流()A．沿abcda流動B．沿dcbad流動C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcbad流動D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcbad流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流動解析：選A。根據(jù)細長磁鐵的N極附近的磁感線分布，線圈abcd在位置Ⅱ時，穿過線圈的磁通量為0，在位置Ⅰ時，磁感線向上穿過線圈，在位置Ⅲ時，磁感線向下穿過線圈。設(shè)磁感線向上穿過線圈時磁通量為正，由此可見，由位置Ⅰ到位置Ⅱ再到位置Ⅲ，磁通量持續(xù)減少，感應電流方向不變，應沿abcda流動，故A正確。探究三右手定則的理解和應用【問題導引】如圖所示，假定導體棒CD向右運動。(1)我們研究的是哪個閉合導體回路？(2)當導體棒CD向右運動時，穿過這個閉合導體回路的磁通量是增大還是減??？(3)感應電流的磁場應該是沿哪個方向的？(4)導體棒CD中的感應電流是沿哪個方向的？提示：(1)CDEF(2)增大(3)垂直于紙面向外(4)C→D1.楞次定律與右手定則的區(qū)別與聯(lián)系楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用對于磁感應強度隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便對于導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例2.右手定則與左手定則的比較右手定則左手定則作用判斷感應電流方向判斷通電導體所受磁場力的方向圖例因果關(guān)系運動→電流電流→運動應用實例發(fā)電機電動機【例4】(多選)如圖所示，光滑平行金屬導軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中?，F(xiàn)垂直于導軌放置一根導體棒MN，用一水平向右的力F拉動導體棒MN，以下關(guān)于導體棒MN中感應電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()A．感應電流方向是N→MB．感應電流方向是M→NC．安培力方向水平向左D．安培力方向水平向右[解析]以導體棒MN為研究對象，所處位置磁場方向向下、運動方向向右。由右手定則可知，感應電流方向是N→M；再由左手定則可知，安培力方向水平向左。[答案]AC【例5】某同學設(shè)想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強磁鐵，磁鐵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，從而減小對箱內(nèi)人員的傷害。當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中的感應電流沿逆時針方向B．從下往上看，金屬線圈B中的感應電流沿順時針方向C．金屬線圈B對轎廂下落有阻礙作用，線圈A沒有阻礙作用D．金屬線圈B有收縮的趨勢，線圈A有擴張的趨勢[解析]當電梯轎廂墜落至題圖位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應電流的方向從下往上看是順時針方向，線圈B中向上的磁場增強，感應電流的方向從下往上看是逆時針方向，A、B錯誤；結(jié)合上述分析可知，當電梯墜落至題圖位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落，C錯誤；閉合線圈A中向上的磁場減弱，線圈B中向上的磁場增強，根據(jù)楞次定律可知，線圈B有收縮的趨勢，線圈A有擴張的趨勢，D正確。[答案]D[針對訓練4]如圖所示，CDEF是一個矩形金屬框，當導體棒AB向右移動時，回路中會產(chǎn)生感應電流，則下列說法正確的是()A．導體棒中的電流方向由B→AB．電流表A1中的電流方向由F→EC．電流表A1中的電流方向由E→FD．電流表A2中的電流方向由D→C解析：選B。根據(jù)右手定則，導體棒內(nèi)部電流方向為A到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，A、C錯誤，B正確；同理電流表A2中的電流方向由C→D，D錯誤。[A級——基礎(chǔ)達標練]1．關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是()A．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的增強B．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱C．感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化D．感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化解析：選D。楞次定律內(nèi)容：感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。阻礙的不是磁場的變化，而是磁通量的變化。2.圖為閉合電路的一部分導體在磁極間運動的情形，圖中導體垂直于紙面，a、b、c、d分別表示導體運動中的四個不同位置，箭頭表示導體在對應位置上的運動方向，則導體中感應電流的方向為垂直于紙面向里時，導體的位置是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：選A。導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流，用右手定則判斷可知，a位置正確。3.如圖所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導線圈Ⅰ突然縮小為導線圈Ⅱ，則關(guān)于導線圈中的感應電流及其方向(從上往下看)是()A．有順時針方向的感應電流B．有逆時針方向的感應電流C．有先逆時針后順時針方向的感應電流D．無感應電流解析：選A。穿過導線圈的磁通量包括磁體內(nèi)全部的磁通量和磁體外的一部分磁通量，合磁通量是向上的。當導線圈突然縮小時合磁通量增加，原因是磁體外向下穿過導線圈的磁通量減少。由楞次定律判斷，感應電流的方向為順時針方向，A正確。4.如圖所示，當磁鐵突然向銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()A．向右擺動B．向左擺動C．靜止D．不能確定解析：選A。法一磁鐵向右運動，使銅環(huán)的磁通量增加而產(chǎn)生感應電流，由楞次定律可知，銅環(huán)為阻礙原磁通量的增大，必向磁感線較疏的右方運動，即往躲開磁通量增加的方向運動，故A正確。法二磁鐵向右運動時，由楞次定律的另一種表述“來拒去留”得知銅環(huán)產(chǎn)生的感應電流總是阻礙導體間的相對運動，則磁鐵和銅環(huán)間有排斥作用，故A正確。5．某磁場的磁感線如圖所示，有一銅線圈自圖示a處落至b處，在下落過程中，自上向下看，線圈中的感應電流方向是()A．始終順時針B．始終逆時針C．先順時針再逆時針D．先逆時針再順時針解析：選C。自a處落至題圖所示位置時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律判斷知，線圈中感應電流方向為順時針，自題圖所示位置落至b處時，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律判斷知，線圈中感應電流方向為逆時針，C正確。6．如圖，把一條形磁鐵從圖示位置由靜止釋放，穿過采用雙線繞法的通電線圈，此過程中條形磁鐵做()A．減速運動 B．勻速運動C．自由落體運動 D．變加速運動解析：選C。雙線繞法得到的兩個線圈通電時，由安培定則知，兩線圈的磁場等值反向相互抵消，合磁場為0，對磁鐵無作用力。當磁鐵下落時，穿過兩線圈的磁通量同向增加，根據(jù)楞次定律，兩線圈中產(chǎn)生的感應電流等值反向，也互相抵消，線圈中無感應電流，線圈對磁鐵沒有作用力。磁鐵下落過程中只受重力，又從靜止開始，所以磁鐵做自由落體運動，故C正確，A、B、D錯誤。7．如圖所示，A、B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細桿的兩端，桿可繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的。若用磁鐵分別靠近這兩個圓環(huán)，則下列說法正確的是()A．圖中磁鐵N極接近A環(huán)時，A環(huán)被吸引，而后被推開B．圖中磁鐵N極遠離A環(huán)時，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運動C．用磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)被排斥，遠離磁鐵運動D．用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥解析：選D。用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)，A環(huán)均被排斥；遠離A環(huán)，A環(huán)均被吸引。接近或遠離B環(huán)，B環(huán)無任何反應。因為在磁鐵的任意一磁極接近或遠離A環(huán)時，由于A環(huán)閉合，環(huán)中產(chǎn)生了感應電流，阻礙磁極和A環(huán)間的相對運動；而B環(huán)不閉合，無感應電流產(chǎn)生。8.如圖所示，導體線圈abcd與直導線在同一平面內(nèi)，直導線通有恒定電流I，在線圈由左向右勻速通過直導線的過程中，線圈中感應電流的方向是()A．先abcda，再dcbad，后abcdaB．先abcda，再dcbadC．先dcbad，再abcda，后dcbadD．一直dcbad解析：選C。畫出長直導線周圍的磁場分布情況，如圖所示，線圈向右移動，未到達直導線之前，線圈內(nèi)磁通量“·”增加，故感應電流方向為dcbad；線圈穿越直導線過程中線圈內(nèi)磁通量“·”減少，同時磁通量“×”增加，所以先是合磁通量為“·”減少，后是合磁通量為“×”增加，則感應電流的磁場方向為“·”，感應電流方向為abcda；線圈穿過直導線后，線圈內(nèi)磁通量為“×”減少，如同磁通量“·”進一步增加，故感應電流方向為dcbad，考慮全過程，故C正確。[B級——能力增分練]9.1931年，英國物理學家狄拉克從理論上預言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”。1982年，美國物理學家卡布萊設(shè)計了一個尋找磁單極子的實驗。他設(shè)想，如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的超導線圈，那么從上向下看，超導線圈的感應電流是()A．先順時針方向，后逆時針方向的感應電流B．先逆時針方向，后順時針方向的感應電流C．順時針方向持續(xù)流動的感應電流D．逆時針方向持續(xù)流動的感應電流解析：選C。S磁單極子靠近超導線圈時，線圈中磁通量向上增加，由楞次定律可以判斷，從上向下看感應電流為順時針方向；當S磁單極子遠離超導線圈時，線圈中磁通量向下減少，感應電流方向仍為順時針方向，C正確。10．物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復試驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師不同解析：選D。閉合開關(guān)S，金屬套環(huán)跳起，是S閉合瞬間，穿過套環(huán)的磁通量發(fā)生變化，環(huán)中產(chǎn)生感應電流的緣故。產(chǎn)生感應電流要具備兩個條件：回路閉合和穿過回路的磁通量發(fā)生變化。只要電路連接正確，閉合S瞬間，就會造成穿過套環(huán)的磁通量變化，與電源的交直流性質(zhì)、電壓高低、線圈匝數(shù)多少均無關(guān)。該同學實驗失敗，可能是套環(huán)選用了非導電材料的緣故，故D正確。11．(多選)如圖所示，矩形閉合金屬線圈放置在固定的水平薄板上，有一塊蹄形磁鐵置于水平薄板的正下方如圖所示(磁極間距略大于矩形線圈的寬度)。當磁鐵全部勻速向右通過線圈時，線圈始終靜止不動，那么線圈受到薄板摩擦力的方向和線圈中產(chǎn)生感應電流的方向(從上向下看)是()A．摩擦力方向一直向左B．摩擦力方向先向左、后向右C．感應電流的方向為順時針→逆時針→逆時針→順時針D．感應電流的方向為順時針→逆時針解析：選AC?？拷鼉蓸O的磁場強，且方向從N極出S極進，根據(jù)楞次定律，感應電流的方向(從上向下看)變化為順時針→逆時針→逆時針→順時針，線圈始終有向右運動的趨勢，摩擦力方向一直向左，A、C正確。12．當航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機保持相對靜止，兩者用導電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為“繩系衛(wèi)星”?，F(xiàn)有一顆衛(wèi)星在地球赤道上空運行，衛(wèi)星位于航天飛機正上方，衛(wèi)星所在位置地磁場方向由南向北。下列說法正確的是()A．航天飛機和衛(wèi)星自西向東飛行時，圖中B端電勢高B．航天飛機和衛(wèi)星自西向東飛行時，圖中A端電勢高C．航天飛機和衛(wèi)星自南向北飛行時，圖中B端電勢高D．航天飛機和衛(wèi)星自南向北飛行時，圖中A端電勢高解析：選B。自西向東運動時，由右手定則知電流流向A點，即A為電源正極，因此電勢高，B正確，A錯誤；若向北運動，電纜沒有切割磁感線，不會產(chǎn)生感應電動勢，C、D錯誤。13．(2022·湖北南漳一中期中)如圖甲所示，兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如圖乙所示的變化電流，設(shè)t＝0時電流沿逆時針方向(圖中箭頭所示)。關(guān)于線圈B的電流方向和所受安培力產(chǎn)生的效果，下列說法中正確的是()A．0到t1時間內(nèi)有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢B．0到t1時間內(nèi)有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢C．t1到t2時間內(nèi)有順時針方向的電流，且有收縮的趨勢D．t1到t2時間內(nèi)有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢解析：選B。0到t1時間內(nèi)A中電流沿逆時針方向減小，穿過線圈B的磁通量垂直于紙面向外減小，根據(jù)楞次定律可知線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流，且有擴張的趨勢；t1到t2時間內(nèi)A中電流沿順時針方向增大，穿過線圈B的磁通量垂直于紙面向里增大，根據(jù)楞次定律可知線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流，且有收縮的趨勢。綜上所述可知A、C、D錯誤，B正確。14.(多選)如圖所示，導體棒AB、CD可在水平光滑軌道上自由滑動，下列說法正確的是()A．將導體棒CD固定，當