赏析复习参考专题感应电流方向的判定及高考题.docx
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赏析复习参考专题感应电流方向的判定及高考题
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专题：
感应电流方向的判定及高考题赏析
宁夏六盘山高级中学韩兴乾
银川六中喻美琴
引言——感生电流方向的判断一直是高考的热点，宁夏理综卷，电磁感应问题的考察多出现在选择题中，为了避免繁杂的计算，考察楞次定律的应用就是一个比较单纯地选择，而右手定则的考察难度适中，在宁夏卷出现的频率较高就不足为奇了。
本设计通过系统的总结整理，把这一高考复习中的难点问题的进行有效分解，结合近年高考试题，使学生理解掌握感应电流方向判定的基本方法与高考考察目标的联系，从而在复习中能有的放矢，从容应对。
一、楞次定律
1、内容：
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
从楞次定律的上述表述可见，楞次定律并没有直接指出感应电流的方向，它只是概括了确定感应电流方向的原则，给出了确定感应电流的程序。
要真正掌握它，必须要求对表述的涵义有正确的理解，并熟练掌握电流的磁场及电流在磁场中受力的规律。
2、 含义：
●弄清最基本的因果关系
感应磁场与原磁场磁通量变化之间是阻碍与被阻碍的关系：
原磁场磁通量的变化是因，感应电流的产生是果，感应电流是因，感应电流的磁场的产生是果。
原因引起结果，结果反映原因。
原磁场磁通量→感应电流→感应电流的磁场
●理解阻碍的涵义
（1）、阻碍原磁场的变化。
“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．
（2）、阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流．
（3）、阻碍不是相反．当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动．
（4）、由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能．因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现．
3、应用“楞次定律”判定感应电流方向的步骤
（1）明确原磁场的方向及磁通量的变化情况（增加或减少）。
（2）确定感应电流的磁场方向，依“增反减同”确定。
（3）用安培定则确定感应电流的方向。
【例1-1】如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样？
铜环运动情况怎样？
解析：
铜环所在位置的原磁场向左且穿过铜环内的磁通量在增加，则环上的感应磁场方向向右，由右手定则可知环上的感生电流为顺时针方向（从左往右看）。
此时铜环可等价为左边为N极的小磁针，容易知道受到磁铁的斥力而向右运动。
【例1-2】如图所示，当线框向右移动，请判断线框中感应电流的方向
解题思路：
原磁场B0的方向：
向外
原磁场B0的变化情况：
变小
感应磁场B’的方向：
向外
感应电流的方向：
A→D→C→B
拓展：
当直导线中电流增加时，请判断线框中感应电流的方向
答案：
感应电流的方向：
A→B→C→D
拓展练习
【练1-1】如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线图N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线线圈共面放置）（）
A．向右匀速运动B．向左加速运动
C．向右减速运动D．向右加速运动
解析：
欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：
一是M中有顺时针方向逐步减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量是在增大。
因此对前者应使ab减速向右运动。
对于后者，则应使ab加速向左运动，故应选BC
【练1-2】如图所示，矩形导线框从通电直导线EF左侧运动到右侧的过程中，关于导线框中产生的感应电流的正确说法是
A．感应电流方向是先沿abcd方向流动，再沿adcb方向流动
B．感应电流方向是先沿adcb方向流动，然后沿abcd方向流动，再沿adcb方向流动
C．感应电流始终是沿adcb方向流动
D．感应电流始终是沿abcd方向流动
解析：
线框在EF的左边和右边运动容易判断出感生电流都是adcb方向流动，难点是过EF时的感生电流的方向判断，当线圈的多一半在EF左边时，总的磁通量是向外且逐渐减少，感生电流的磁场应向外，则感生电流沿abcd方向流动，当线圈的多一半在EF有边时，总的磁通量是向里且逐渐增加，感生电流的磁场应向外，则感生电流也沿abcd方向流动。
故B正确。
高考题赏析
（10海南）7．下列说法正确的是
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流反向时．线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
【答案】AC
【解析】由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时．相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错。
（10年山东）21．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO’为其对称轴。
一导线折成边长为
的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度vo向右运动，当运动到关于OO’对称的位置时
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
【答案】ABD
【解析】正方形闭合回路运动到关于OO’对称的位置时，进出磁感线相同，所以穿过回路的磁通量为零，A正确；根据
有由右手定则可判断回路中感应电流的方向为逆时针方向，
，因此B正确，C错误；由左手定则可判断，回路中ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以D正确。
二、楞次定律的推论
1、增反减同——通过感应磁场的抵消或补偿消弱磁通量的变化
原磁场方向→原磁场磁通量变化→增反减同→感应磁场的方向→感应电流的方向
【例2-1】
如图所示，有两个同心导体圆环。
内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。
当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？
方向如何？
线圈面积有扩张的趋势还是有收缩的趋势？
解：
由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内（应该包括内环内的面积，而不只是环形区域的面积）的总磁通向里、增大，所以外环中感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。
线圈面积有扩张的趋势，通过“扩张”来“阻碍”磁通量的增加。
拓展：
若将上例中的两个圆环位置交换，情况又怎样？
拓展练习
【练2-1】如图7所示，一个水平放置的矩形线圈abcd，在细长水平磁铁的S极附近竖直下落，由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。
位置Ⅱ与磁铁同一平面，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，则在下落过程中，线圈中的感应电流的方向为[]
A．abcdaB．adcba
C．从abcda到adcbaD．从adcba到abcda
答案：
D
高考题赏析
（09山东）4．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。
虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。
方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。
从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（）
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值
【答案】ACD
（07年宁夏）17、电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。
现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是
A．从a到b，上极板带正电
B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电
D．从b到a，下极板带正电
【答案】D
2、来拒去留——通过运动（相对位置变化）消弱磁通量的变化
【例3-1】如图所示，闭合导体环固定，条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中，导体环中的感应电流方向如何？
解析：
从“阻碍磁通量变化”来看，原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流方向先顺时针后逆时针。
从“阻碍相对运动”来看，先排斥后吸引，把线圈等效为螺线管，根据“来拒去留”，判断出线圈的磁极先是上方为S极，后下方是S极，也有同样的结论。
拓展练习
【练3-1】如图3-8-3所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下降，空气阻力不计，则在铜环的运动过程中，下列说法正确的是：
A．铜环在磁铁的上方时，环的加速度小于g，在下方时大于g
B．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g
C．铜环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g
D．铜环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g
解析：
正确答案是B．本题中引起铜环内产生感应电流的原因是铜环在磁铁的磁场中相对磁铁发生运动，使铜环内
先增加后减少，铜环内产生感应电流，磁场对通有感应电流的铜环又施以磁场力．要判断磁场力的方向，还依赖于对磁铁周围的磁场空间分布的了解．但是用“阻碍引起感应电流的原因”来判断就简捷的多．由于铜环下落而产生感应电流，使铜环受到磁场力，而磁场力一定对铜环的下落起阻碍作用——来拒去留，使铜环下落的加速度变小，即加速度小于g。
【练3-2】如图、磁铁M和线圈m起初静止在光滑的水平面上。
给线圈一个瞬时冲量I使其向右运动。
则：
（）
A、磁铁也向右运动。
B、磁铁向左运动。
C、线圈的速度减小D、线圈的速度增加
答案：
AC
高考题赏析
（09年海南）4．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。
M连接在如图所示的电路中，其中R为滑线变阻器，
和
为直流电源，S为单刀双掷开关。
下列情况中，可观测到N向左运动的是
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
【答案】A
3、增缩（小）减扩（大）——通过形变（面积变化）消弱磁通量的变化
【例4-1】如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a、b。
当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a、b将如何移动？
解：
若按常规用“阻碍磁通量变化”判断，则要根据下端磁极的极性分别进行讨论，比较繁琐。
而且在判定a、b所受磁场力时。
应该以磁极对它们的磁场力为主，不能以a、b间的磁场力为主（因为它们是受合磁场的作用）。
如果主注意到：
磁铁向下插，通过闭合回路的磁通量增大，由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势，因此S的相应变化应该使磁通量有减小的趋势，所以a、b将互相靠近。
这样判定比较简便
拓展练习
【练4-1】如图6所示，A为水平放置的橡胶圆盘，在其侧面带有负电荷─Q，在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B（丝线未画出），使B的环面在水平面上与圆盘平行，其轴线与橡胶盘A的轴线O1O2重合。
现使橡胶盘A由静止开始绕其轴线O1O2按图中箭头方向加速转动，则
A．金属圆环B有扩大半径的趋势，丝线受到拉力增大
B．金属圆环B有缩小半径的趋势，丝线受到拉力减小
C．金属圆环B有扩大半径的趋势，丝线受到拉力减小
D．金属圆环B有缩小半径的趋势，丝线受到拉力增大
答案：
B
【练4-2】如图9所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环，环中有一个通电螺线管。
现让滑动变阻器的滑片P迅速滑动，则[]
A．当P向左滑时，环会向左运动，且有扩张的趋势
B．当P向右滑时，环会向右运动，且有扩张的趋势
C．当P向左滑时，环会向左运动，且有收缩的趋势
D．当P向右滑时，环会向右运动，且有收缩的趋势
答案B
高考题赏析
（09年上海）13．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。
当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填：
收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填：
变大、变小、不变）。
【答案】收缩，变小，
三、楞次定律的特例——右手定则
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生的感应电流的方向，导体运动的方向，磁场的方向，这三者方向之间的关系，可简单地用右手定则来表示。
它的内容可概括为二十个字：
右手放磁场，磁线穿掌心，拇指指运动，四指向电流。
右手定则可看作是楞次定律的特殊情况．对于闭合电路的一部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况，用右手定则来判断感应电流的方向往往比用楞次定律简便．要能明确区分左手定则与右手定则。
【例5-1】：
如图所示，导体杆ab向右运动对，电路中产生的感应电流方向．
解析：
由右手定则，电流由b到a。
拓展练习
【练5-1】如图4-8-2所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN。
当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是：
A、向右匀加速运动B、向左匀加速运动
C、向右匀减速运动D、向左匀减速运动
解析：
这是一道典型的楞次定律综合应用题，解题要用到左手定则、右手定则、安培定则。
答案：
AD
高考题赏析
（08年宁夏）12.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。
导体棒的电阻可忽略。
当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是
A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
【答案】B
（09年宁夏）16.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。
电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。
使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。
由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。
在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。
在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T。
则血流速度的近似值和电极a、b的正负为
A.1.3m/s，a正、b负B.2.7m/s，a正、b负
C．1.3m/s，a负、b正D.2.7m/s，a负、b正
【答案】A。
【解析】依据右手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏，因此电极a、b的正负为a正、b负；当稳定时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则
，可得
，A正确。
（10年宁夏）
21．如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场。
一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直。
让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0．2R时铜棒中电动势大小为
，下落距离为0．8R时电动势大小为
。
忽略涡流损耗和边缘效应。
关于
、
的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是
A．
>
，a端为正B．
>
，b端为正
C．
<
，a端为正D．
<
，b端为正
【答案】D
四、楞次定律的实质：
产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律，如果感应电流的方向违背楞次定律规定的原则，那么永动机就是可以制成的。
“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动中的体现，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，因此，为了维持原磁场磁通量的变化，就必须有动力作用，这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功，将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以“楞次定律”中的阻碍过程，实质上就是能量转化的过程。
【例6-1】如图3-8-6所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则以下说法正确的是
A．A、B两点等高 B．A点高于B点
C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
解析：
由于铜环进入、离开磁场的过程中都有磁通
的变比，一定会产生感应电流，一定会使铜环受到安培力作用，而安培力一定阻碍铜环相对磁场的进、出运动．正因铜环需克服安培力做功→使铜环的机械能转化为电能→铜环做减幅振动．因而正确答案为B．
拓展：
若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？
（答案一样）只要将铜片或铜球看成是许多并联在一起的铜环即可，它们都会产生感应电流（涡流），使自身发热，机械能损失．这种由于电磁感应而使振动的机械能减小的因素叫电磁阻尼．
拓展练习
【练6-1】如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的低侧上升，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则（）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
答案：
BD
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