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文檔簡介

新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級(jí)跳第二章電磁感應(yīng)2.1楞次定律基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)梳理:知識(shí)點(diǎn)一.電與磁的關(guān)系1.“電生磁”的發(fā)現(xiàn):1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流能夠產(chǎn)生磁場——電流的磁效應(yīng),揭示了電和磁之間存在著聯(lián)系,并說明電流周圍的磁場和磁體周圍的磁場本質(zhì)上是一樣的。英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過10年堅(jiān)持不懈的努力,于1831年終于取得了重大的突破,發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的條件。2.“磁生電”的發(fā)現(xiàn):法拉第認(rèn)為既然電流能吸引小磁針運(yùn)動(dòng),那么磁鐵也能使導(dǎo)體產(chǎn)生電流。通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),“磁生電是在一種在變化的、運(yùn)動(dòng)的過程中才出現(xiàn)的效應(yīng)”。法拉第把引起電流的原因歸納為五類:(1)變化的電流周圍閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流;(2)變化的磁場周圍閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流;(3)運(yùn)動(dòng)的恒定電流周圍閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流;運(yùn)動(dòng)的磁鐵周圍閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流;在磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體(即切割磁感線)。3.電磁感應(yīng):“磁生電”的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。產(chǎn)生的電勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。知識(shí)點(diǎn)二.磁場探究感應(yīng)電流的方向1.實(shí)驗(yàn)探究將螺線管和電流計(jì)組成如圖所示的閉合電路,分別將條形磁鐵的N極和S極插入或拔出線圈,記錄感應(yīng)電流方向。2.分析(1)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號(hào)圖號(hào)磁場方向感應(yīng)電流方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向歸納總結(jié)甲向下逆時(shí)針向上感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的增加乙向上順時(shí)針向下(2)線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)磁場方向感應(yīng)電流方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向圖號(hào)磁場方向感應(yīng)電流方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向歸納總結(jié)丙向下順時(shí)針向下感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減少丁向上逆時(shí)針向上1.楞次定律感應(yīng)電流總是具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。2.對(duì)“阻礙”的理解誰阻礙誰誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場(引起感應(yīng)電流的磁場)磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化,而不是磁通量本身如何阻礙當(dāng)原磁場磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反;當(dāng)原磁場磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同效果如何阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化,且這種變化將繼續(xù)進(jìn)行3.楞次定律的應(yīng)用:一般分為如下幾個(gè)步驟: (1)明確所研究的閉合回路,判斷原磁場的方向; (2)判斷閉合回路中原磁場中磁通量的變化; (3)由楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向; (4)由右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向??键c(diǎn)一.判斷感應(yīng)電流方向的兩大思路1.楞次定律:適用于一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.右手定則:適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向??键c(diǎn)二.楞次定律的推廣及應(yīng)用楞次定律的四種推廣類型內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化—“增反減同”NNSB原B感磁鐵靠近線圈,與反向;磁鐵靠近線圈,與反向。阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)—“來拒去留”NNB原B感SNSB原B感磁鐵靠近,是斥力;磁鐵遠(yuǎn)離,是引力。使面積有變化趨勢(shì)—“增縮減擴(kuò)”PPQabP、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒。磁鐵下移,a、b靠近;磁鐵上移,a、b遠(yuǎn)離。阻礙原電流的變化—“增反減同”閉合開關(guān),A2先亮??键c(diǎn)三.右手定則、左手定則、安培定則的應(yīng)用1.右手定則、左手定則、安培定則的比較:比較項(xiàng)目左手定則右手定則安培定則應(yīng)用磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流作用力的方向因?qū)w切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向電流產(chǎn)生的磁場方向涉及方向的物理量B、I(q運(yùn)動(dòng))、F安B、v切割、I感I、B因果關(guān)系電流力、運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)電流電流磁場應(yīng)用實(shí)例電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電流磁效應(yīng)2.右手定則、左手定則、安培定則的方向判斷(1)安培定則:也叫右手螺旋定則,是表示電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系的定則。通電直導(dǎo)線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導(dǎo)線,讓大拇指指向電流的方向,那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向;通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,讓四指指向電流的方向,那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。 (2)左手定則:左手定則(又稱電動(dòng)機(jī)定則)判斷安培力:伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。這就是判定通電導(dǎo)體在磁場中受力方向的左手定則。判斷洛倫茲力:將左手掌攤平,讓磁感線穿過手掌心,四指表示正電荷運(yùn)動(dòng)方向,則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。(3)右手定則:用來判斷導(dǎo)線切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向。使大拇指與其余四指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場中,若磁感線垂直進(jìn)入手心,大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向,則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。 預(yù)習(xí)基礎(chǔ):一、填空題1.如圖所示,兩金屬棒ab、cd放在磁場中,并組成閉合電路,當(dāng)ab棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí),cd棒受到向下的磁場力,則可知磁極I是__________極,理由是___________________________________.2.如圖所示,一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里。一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd,沿紙面由上向下勻速穿過磁場,則導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)開___(選填“順”或“逆”)時(shí)針方向,導(dǎo)線框離開磁場過程中,bc邊受到安培力方向水平____(選填“向左”或“向右”)。3.如圖所示,豎直放置的條形磁鐵中央,有一閉合金屬彈性圓環(huán),條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合,現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴(kuò)大,則穿過彈性圓環(huán)的磁通量將______(選填“增大”、“不變”或“減小”),從上向下看,彈性圓環(huán)中的電流方向?yàn)開______(選填“順時(shí)針”、“沒有”或“逆時(shí)針”)4.小楊同學(xué)為更好地梳理電磁學(xué)的相關(guān)知識(shí),將各種電磁學(xué)中地現(xiàn)象及其相關(guān)規(guī)律總結(jié)在了下表中,則表中(1)該填寫___________,(2)該填寫___________。現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的科學(xué)家相關(guān)判斷定則定則所研究的問題電流的效應(yīng)奧斯特(1)電流的磁場方向磁場對(duì)電流的作用安培左手定則安培力的方向(2)法拉第右手定則導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向5.如圖所示,金屬棒ab置于電阻不計(jì)、水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上,在虛線ef右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的有界勻強(qiáng)磁場。在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)。金屬棒ab在水平恒力F的作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右加速運(yùn)動(dòng),在此過程中,回路abdc中電流沿______(選填“順時(shí)針方向”或“逆時(shí)針方向”),圓環(huán)L有______(選填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì),圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿______(選填“順時(shí)針方向”或“逆時(shí)針方向”)。鞏固所學(xué)二、單選題6.如圖所示,虛線左側(cè)有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場,矩形閉合導(dǎo)線框abcd的一部分位于磁場中,磁場方向與線框平面垂直。下列說法正確的是()A.線框向上平動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B.線框向下平動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C.線框向左平動(dòng)時(shí)(未全部進(jìn)入磁場),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D.線框向右平動(dòng)時(shí)(未全部離開磁場),不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流7.如圖,金屬圓形線圈a套在條形磁鐵上,條形磁鐵與線圈a所在的平面垂直且穿過線圈圓心,若將線圈a對(duì)稱地?cái)U(kuò)展為線圈b的形狀,則穿過線圈的磁通量變化情況是()A.增大 B.不變C.減小 D.不能確定8.1931年,英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言:存在只有一個(gè)磁極的粒子,即“磁單極子”。1982年,美國物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個(gè)尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)。他設(shè)想,如果一個(gè)只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的超導(dǎo)線圈,那么從上向下看,超導(dǎo)線圈的感應(yīng)電流是()A.先順時(shí)針方向,后逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.先逆時(shí)針方向,后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.順時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流D.逆時(shí)針方向持續(xù)流動(dòng)的感應(yīng)電流9.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊A和質(zhì)量為m的磁鐵B同時(shí)從光滑的鋁制斜面頂端靜止釋放,沿著直線下滑到斜面底端。則下列說法中正確的是()A.木塊A和磁鐵B下滑都僅受重力和支持力 B.木塊A到達(dá)底端速度較小C.磁鐵B到達(dá)底端用時(shí)較長 D.兩者到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能相同10.飛機(jī)水平飛行時(shí),飛行員的左側(cè)機(jī)翼頂端電勢(shì)為??1,右側(cè)機(jī)翼頂端電勢(shì)為??2,則()A.在北半球自西向東飛行時(shí),??1=??2B.在北半球飛行時(shí),??1>??2C.在南半球自西向東飛行時(shí),??1=??2D.在南半球飛行時(shí),??1>??211.如圖所示,AOC是光滑的金屬軌道,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金屬直桿如圖所示立在導(dǎo)軌上,直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中Q端始終在OC上,空間存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,則在PQ桿滑動(dòng)的過程中,下列判斷正確的是()A.感應(yīng)電流的方向始終是由B.感應(yīng)電流的方向始終是由C.PQ受磁場力的方向垂直桿向左D.PQ受磁場力的方向先垂直于桿向左下,后垂直于桿向右上能力提升三、多選題12.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)用比較軟的金屬導(dǎo)線制成的閉合圓環(huán)。在此圓環(huán)的形狀由圓形變成正方形的過程中()A.環(huán)中有感應(yīng)電流,方向a→d→c→bB.環(huán)中有感應(yīng)電流,方向a→b→c→dC.環(huán)中無感應(yīng)電流D.環(huán)中有感應(yīng)電流13.如圖所示,用繩吊起一個(gè)鋁環(huán),用條形磁體的N極去靠近鋁環(huán),直至從右側(cè)穿出的過程中()A.磁體從左側(cè)靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)向右擺動(dòng)B.磁體在右側(cè)遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)向左擺動(dòng)C.磁體從左側(cè)靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)A端為N極D.磁體在右側(cè)遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí),B端為S極14.MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌,ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿,勻強(qiáng)磁場垂直穿過MN、GH所在的平面,如圖所示,則()A.若固定ab,使cd向右滑動(dòng),則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍bdcaB.若固定cd,使ab向右滑動(dòng),則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍bdcaC.若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng),則abdc回路電流為零D.若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng),且兩棒速度vcd>vab,則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍cdba15.如圖所示,固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,在下落過程中()A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)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(jī)械能不斷增大四、實(shí)驗(yàn)題16.我們可以通過實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和其所遵循的物理規(guī)律。以下是實(shí)驗(yàn)探究過程的一部分。(1)如圖甲所示,當(dāng)磁體的N極向下運(yùn)動(dòng)時(shí),發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),若要探究線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向,必須知道電流從正(負(fù))接線柱流入時(shí),_______.(2)如圖乙所示,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時(shí),電流表指針向右偏轉(zhuǎn),電路穩(wěn)定后,若向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,則電流表指針向_______偏轉(zhuǎn);若將線圈A抽出,則電流表指針向________偏轉(zhuǎn)。(均填“左”或“右”)參考答案:1.

S

由左手定則判斷電流方向c→d,從而電流是b→a,根據(jù)右手定則,磁感線垂直穿過手心,I為S極【來源】上海市進(jìn)才中學(xué)2019-2020學(xué)年高二上學(xué)期期終考試(等級(jí)考)物理試題【詳解】I是S極,理由是:由左手定則判斷電流方向c→d,從而電流是b→a,根據(jù)右手定則,磁感線垂直穿過手心,故I為S極.2.

向右【來源】2.1楞次定律(練習(xí))—2022-2023學(xué)年高二物理課后培優(yōu)分級(jí)練(人教版2019選擇性必修第二冊(cè))【詳解】[1]導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí),根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。[2]導(dǎo)線框離開磁場時(shí),根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,根據(jù)左手定則,bc邊受到安培力方向水平向右。3.

減小

順時(shí)針【來源】上海市七寶中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題(等級(jí)考班)【詳解】[1]該題為雙向磁場問題。圓環(huán)所包括的部分是磁鐵內(nèi)部的所有磁感線以及磁鐵外部的部分磁感線。擴(kuò)大圓環(huán),使圓環(huán)能夠包住的外部磁感線增多,則總磁通量減小。[2]根據(jù)楞次定律的增反減同,擴(kuò)大圓環(huán)等效于內(nèi)部從S指向N的向下的磁通量減少,則應(yīng)感應(yīng)出向下的磁場,根據(jù)右手定則可知,電流為順時(shí)針方向。4.

安培定則

電磁感應(yīng)【來源】上海市洋涇中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期3月第一次月考物理試題【詳解】(1)[1]奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),電流產(chǎn)生的磁場方向可根據(jù)安培定則判斷;(2)[2]根據(jù)右手定則判斷閉合電路中導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向,此現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。5.

逆時(shí)針方向

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順時(shí)針方向【來源】吉林省遼源市田家炳高級(jí)中學(xué)2020-2021學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】[1][2][3]根據(jù)右手定則可知,ab棒切割磁感線,abdc回路中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,則abdc回路中感應(yīng)電流在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場。感應(yīng)電流的大小與ab棒切割磁感線的速度成正比,隨著ab棒不斷向右加速運(yùn)動(dòng),穿過小圓環(huán)的磁通量不斷增大,由楞次定律可知,小圓環(huán)中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,小圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)。6.C【來源】湖南省邵陽市新邵縣第三中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期第二次月考物理試題【詳解】AB.線框上下平動(dòng)時(shí),線框中的磁通量沒有發(fā)生變化,線框中沒有感應(yīng)電流,故AB錯(cuò)誤;C.線框向左平動(dòng)時(shí)(未全部進(jìn)入磁場),線框中的磁通量變大,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C正確;D.線框向右平動(dòng)時(shí)(未全部離開磁場),線框中的磁通量變小,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D錯(cuò)誤。故選C。7.C【來源】黑龍江省佳木斯市第十二中學(xué)2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期期中考試物理試題【詳解】條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極,在磁體的外部是從N極到S極,磁體內(nèi)部有多少根磁感線,外部的整個(gè)空間就有多少根磁感線,并與內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線。對(duì)于線圈的兩個(gè)位置,磁鐵內(nèi)部的磁感線全部穿過,但線圈面積越大,抵消越多,穿過線圈的磁通量反而越小。故選C。8.C【來源】2.1楞次定律(練習(xí))—2022-2023學(xué)年高二物理課后培優(yōu)分級(jí)練(人教版2019選擇性必修第二冊(cè))【詳解】S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時(shí),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(yīng)電流為順時(shí)針方向,當(dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時(shí),線圈中磁通量向下減少,感應(yīng)電流方向仍為順時(shí)針方向。故選C9.C【來源】易錯(cuò)點(diǎn)22電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律-備戰(zhàn)2023年高考物理考試易錯(cuò)題(全國通用)【詳解】A.木塊A下滑僅受重力和支持力,對(duì)于磁鐵B根據(jù)楞次定律可知會(huì)受到阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的安培力,故A錯(cuò)誤;BC.根據(jù)A選項(xiàng)分析可知,A下滑加速度大,下滑位移相同,所以木塊A到達(dá)底端速度較大,磁鐵B到達(dá)底端用時(shí)較長,故B錯(cuò)誤C正確;D.因?yàn)閮烧叩竭_(dá)底端速度不同,質(zhì)量相同,所以兩者到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能不同,故D錯(cuò)誤。故選C。10.B【來源】江蘇省南京外國語學(xué)校2021-2022學(xué)年高二上學(xué)期期末物理試題【詳解】當(dāng)飛機(jī)在北半球飛行時(shí),由于地磁場有豎直向下的分磁場,由右手定則可知,此時(shí)四指指向機(jī)翼左端,左端電勢(shì)高,即在北半球飛行時(shí),無論飛行方向如何,都有??1>??2同理,在南半球飛行時(shí),磁場有豎直向上的分磁場,無論飛行方向如何,都有??2>??1故選B。11.D【來源】浙江省嘉興市第五高級(jí)中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題(選考)【詳解】AB.在PQ桿滑動(dòng)的過程中,的面積先增大,后減小,穿過磁通量先增大,后減小,根據(jù)楞次定律可知:感應(yīng)電流的方向先是由P到Q,后是由Q到P,故AB錯(cuò)誤;CD.由左手定則判斷得到:PQ受磁場力的方向先垂直于桿向左下,后垂直于桿向右上,故D正確,C錯(cuò)誤。故選D。12.AD【來源】廣東省江門市新會(huì)第二中學(xué)2020-2021學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】由圓形變?yōu)檎叫蔚倪^程中,金屬導(dǎo)線所圍面積減少,由欏次定律增反減同可知環(huán)中有感應(yīng)電流,方向a→d→c→b故選AD。13.AC【來源】2023步步高選擇性必修2(通用)第二章專題強(qiáng)化6楞次定律的應(yīng)用【詳解】AC.磁體從左側(cè)靠近鋁環(huán)時(shí),在鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)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(dòng),故AC正確;BD.當(dāng)

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