2024年高中物理 专项强化6 楞次定律的应用

专题强化6楞次定律的应用

［学习目标］1.进一步理解楞次定律，能熟练应用楞次定律的推论解决实际问题（重点）。2.熟

练应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律分析解决有关综合问题（难点）。

一、楞次定律的重要推论

⑴用绝缘细绳吊起一个铝环，用磁体的N极去靠近铝环，如图甲所示。可以观察到什么现象？

如果用S极去靠近铝环可以观察到什么现象？请解释此现象。

⑵若把磁体从靠近铝环处向左移开，可以观察到什么现象？请解释此现象。

■U

fsfNO.

答案（1）如图（a）所示，当磁体N极靠近铝环时，穿过铝环的磁通量增加，根据楞次定律可知,

铝环中产生的感应电流的方向为逆时针（从左往右看），将环形感应电流等效成小磁针（左N极

右S极），铝环与磁体相互排斥，铝环向右摆动；

同理分析，如图（b）所示，当S极靠近铝环时，铝环中产生的感应电流的方向为顺时针（从左

往右看）。环形感应电流等效成的小磁针（左S极右N极），铝环与磁体相互排斥。铝环向右摆

动，即无论是N极还是S极，只要磁体靠近铝环，二者就相互排斥。

（2）如图⑹所示，当磁体N极远离铝环时，穿过铝环的磁通量减小，铝环中产生的感应电流的

方向为顺时针（从左往右看），将环形感应电流等效成小磁针（左S极右N极），铝环与磁体相

互吸引，铝环向左摆动。

/〃<〃/

吸引

SIN

a

中减小”

（c）

「梳理与总结」

楞次定律中“阻碍”的含义可以拓展为：感应电流的效吴总是阻碍引起感应电流的磁迪量的

变化。主要有以下几种表现形式：

内容冽证

阻碍原磁通量变化

——“增反减同”

阻碍相对运动

——“来拒去留”

XX[-炎XX

XXXXX

3L安

x">F|~xxx

&8减小

3减小时，线圈中的⑦减小，为了阻碍S减小，线圈有扩张

使回路面积有扩大或

趋势，各边受到的安培力向外

缩小的趋势“增缩减

扩”或“增扩减缩”

b环中电流减小时a环中G减小，为了阻碍。的减小，a环面

积有缩小的趋势

使金属环有远离或靠L—如在

s"

近的趋势一“增离

减靠”穿过金属环p的磁通量增加时，p向右运动；穿过p的磁通量

减小时，p向左运动

mi]（多选）金属棒，必、〃放在水平光滑导轨上，条形破体向下加速运动，在接近导轨时,

下列说法正确的有（重力加速度为由（）

A.ab.cd相互靠近

C.磁体加速度大于gD.磁体加速度小于g

答案AD

解析当条形磁体从上向下接近闭合回路时，穿过回路的磁场方向向下，且磁通量在不断增

加，根据楞次定律可知，感应电流所产生的效果总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化，所

以会阻碍条形磁体的下落，则感应电流的磁场给条形磁体一个向上阻碍其下落的阻力，即磁

体下落的加速度小于对为了阻碍回路中磁通量增加，48、4两金属棒将互相靠近，使回路

的面积减小，从而阻碍磁通量的增加，故选A、Do

[例2]（2023•上海市延安中学高二期末）如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连

接有直流电源和开关K,则下列说法正确的是（）

A.K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈c中有感应电流，线圈a中没有感应电流

B.K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈a中有感应电流，线圈c中没有感应电流

C.在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时感应电流，有扩张趋势

D.在K闭合的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时感应电流，有收缩趋势

答案C

解析在K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，穿过线圈a、c中的磁通量均发生变化，

均有感应电•流产生，故A、B错误；在K闭合的一瞬间，线图b中有顺时针方向的瞬时电流，

线图a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据楞次定律的推论、右手螺旋定则，可知线图a、c

中均有逆时针方向的瞬时感应电流，a有扩张的趋势，c有收缩的趋势，故C正确，D错误。

【例3】（2023•上海市浦东新区高二期末）虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，当闭合线

圈必cd由静止开始平移时，磁场对油边的安培力FA方向如图所示。则线圈内磁通量变化及

（以边受到的安培力方向分别为（）

A.变大，向左B.变大，向右

C.变小，向左D.变小，向右

答案C

解析当闭合线图由静止开始平移时，磁场对H边的安培力小方向如题图所示，可知

线图面积有增大的趋势，阻碍磁通量减小，根据楞次定律的推论，线圈内磁通量变小，则ad

边受到的安培力向左，使面积有增大趋势，故选C。

楞次定律的拓展含义——“增缩减扩”或“增扩减缩”关键看闭合回路面积的变化（或变化

趋势）对阻碍磁通量变化的效果。应用“增缩减扩”或“增扩减缩”判断安培力的方向快速、

准确，能解放“右手”或“左手”。

【例4】如图所示装置，在下列各种操作中，会使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A向右运

动的是（）

A.开关S接通的瞬间

D.开美S接通后，电路中电流稳定时

m61（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒P。、MM当PQ

在外力的作用下运动时，MN在安培力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（导体切

割磁感线速度越大，感应电流越大）（）

A.向右加速运动

B.向左加速运动

C.向右减速运动

D.向左减速运动

答案BC

解析当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q-P,由安培定则

可知穿过Li的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过Li的磁通量增加，根

据楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N-*M的，根据左手定则可判定MN受到向左

的安培力，将向左运动；若PQ向右减速运动，流过的感应电流方向、MN所受的安培

力的方向均将反向，MN向右运动，选项A错误，C正确。同理可判断，选项B正确，D错

误。

专题强化练

I基础强化练

1.（多选）如图所示，用绝缘细绳吊起一个铝环，用条形磁体的N极去靠近铝环，直至从右侧

穿出的过程中（）

_AR

IS|N|

A.磁体从左侧靠近铝环时,铝环向右摆动

B.磁体在右侧远离铝环时,铝环向左摆动

C.磁体从左侧靠近铝环时,铝环A端为N极

D.磁体在右侧远离铝环时,3端为S极

答案AC

解析磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠

近，铝环A端为N极，铝环向右摆动，A、C正确；当磁体在右侧远离铝环时，感应电流的

磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为N极，B、D错误。

2.（多选）如图所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属

杆时，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则（）

A.若磁场方向竖直向上并增强时，杆必将向右移动

B.若磁场方向竖直向上并减弱时，杆时将向右移动

C.若磁场方向竖直向下并增强时，杆，力将向右移动

D.若磁场方向竖直向下井减弱时，杆ab将向右移动

答案BD

解析不管磁场方向竖直向上还是竖直向下，当磁感应强度增大时，回路中磁通量增大，由

楞次定律推论“增缩减犷”知，杆而将向左移动，反之，杆必将向右移动，选项B、D正

确。

3.如图所示，一条形磁体从高。处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开

时，由开始下落至落地用时小落地时速度大小为S;开关S闭合时，由开始下落至落地用

时5落地时速度大小为。2。不计空气阻力，则它们的关系是（）

s_

-

-N

!

A.Z|>/2»V\>V2B.，1=攵，v\=vi

C.V\<V2D./|</2>V\>V2

答案D

解析开关S断开时，线图中无感应电流，对磁体无阻碍作用，故磁体自由下落，0=g：当

S闭合时，线圈中有感应电流，对磁体有阻碍作用，故。2<g。所以八</2,故D正确。

4.（2022•北京四中期末）为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”

的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水立横梁两端各固定一个铝环，其中A

环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动，开始时装置静止不动,

用一磁体的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动

对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（）

A.若用磁体的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动

B.制作A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果

C.制作A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果

D.磁体接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势

答案A

解析当磁体的N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，由于A环闭合，所以A环产

生感应电流，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁体靠近，出现A环绕支点顺时针转动现象，

同理，磁体的S极接近A环时，A环也会顺时针转动，故A正确；制作A、B环的材料必须

是金属导体，但用很薄的铁环时，铁环会被磁铁吸引，故不能产生相同的实验效果，选项B

错误；制作A、B环的材料用绝缘材料时，在A环中不会产生感应电流，则磁体对环无作用

力，环不会转动，选项C错误；磁体接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞

次定律可知，A环将有收缩的趋势，故D错误。

5.2022年6月17日，我国第三艘航空母舰“中国人民解放军海军福建舰”下水后，将按计划

开展系泊试验和航行试验，这是我国完全自土设计建造的首艘弹射型航空母舰，配置电磁弹

射和阻拦装置。航母上舰载机电磁弹射的驱动原理如图所示，当闭合开关S,固定线圈中突

然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则（）

A.闭合开关S的瞬间，从左侧看金属环中的感应电流沿逆时针方向

B.若将电池正负极调换，金属环弹射方向将改变

C.若将金属环置于线圈的右侧，金属环仍将向左弹射

D.若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向右弹射

答案D

解析闭合开关S的瞬间，线网中电流迅速增大，电流从线圈右侧流入，产生的磁场方向向

左，由楞次定律可知，金属环中的感应电流方向从左侧看为顺时针，A错误；电池正负极调

换后，根据''增离减靠”可得，金属坏唆力方向向左，故仍将向左弹出，B错误；若将金属

环放在线圈右侧，根据“增离减靠”可得，金属环将向右弹射，C错误，D正确。

6.（多选）（2023・云南师范大学附属中学高二开学考）如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属

圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁体，当给条形磁体一竖直向上的初速度后（不

考虑金属环之间的作用，重力加速度大小为g）,将会出现的情况是（）

1一

/O9/

A.两金属环将相互靠拢

B.两金属环将相互远离

C.磁体的加速度会大于g

D.磁体的加速度会小于g

答案AC

解析当给条形磁体一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可

知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则

知两圆环相互靠拢，故A正确，B错误；条形磁体向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，

金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁体哽到向下的磁场力，所以磁体的加

速度会大于g,故C正确，D错误。

7.（2023•临沂第十九中学高二月考）如图所示，矩形导线框与长直导线放在同一水

平面上，c沿边与MN平行，且MN靠近"边放置，导线MN中通有向上的电流，当MN中

的电流增大时，下列说法正确的是（）

A.导线框必cd中没有感应电流

B.导线框而4中有顺时针方向的感应电流

C.导线框所受安培力的合力方向水平向左

D.导线框所受安培力的合力方向水平向右

答案C

解析方法一直导线中通有向上且增大的电流，根据安培定则知，通过线框的磁场方向垂

直纸面向里，且增大，根据楞次定律知导线框”从4中感应电流的方向为逆时针方向，故A、

B错误：根据左手定则知，（山边所受安培力方向水平向左，cd边所受安培力方向向左，则线

框所受安培力的合力方向水平向左，故C正确，D错误。

方法二当MN中电流增大时，线图中产生感应电流，线图各边受到安培力作用，使线圈向

阻碍磁通量增大的方向“移动”，故导线框所受安培力的合力方向水平向左，故C正确，D

错误3

能力综合练

8.（多选）如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈

与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成问路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,

开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（）

A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C,开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D.开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

答案AD

解析开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培

定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，

A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线图中感应电动势和感应电

流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来的状态，B、C错误；开关闭合并保持一段

时间后再断开的瞬间，左侧的线图中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律

可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面

向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。

9.（2023♦武安市第三中学高二月考）如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间

接有电阻R,金属棒而与两导轨垂直井保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向

垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度8随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），

0~2砧时间内“〃始”保持静止。则下列说法正确的是（）

A.。〜2fo时间内必中的感应电流方向总是由〃到。

B.0〜M时间内油棒所受的安培力向左

C.M〜2"）时间内,沿棒所受的静摩擦力向右

D.切〜2m时间内穿过回路的磁通量逐渐减小

答案c

解析根据题意，由题图乙可知，0〜h时间内，磁场方向向下，穿过回路的磁通量逐渐减小，

由楞次定律可知，感应电流产生磁场的方向向下，由右手螺旋定则可知，回路中电流方向为

顺时针，即曲中的感应电流方向是由〃到〃，fo〜2/0时间内，磁场方向向上，穿过回路的磁

通量逐渐增大，回路中电流方向也为顺时针，即中的感应电流方向总是由。到儿故A、

D错误；。〜加时间内，由左手定则可知，。。棒所受的安培力向右，故B错误；”）〜2h时间

内，由左手定则可知，楼所受的安培力向左，由平衡条件可知，m棒所受的静摩擦力向右，

故C正确。

10.（多选）如图所示是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》。两根彼此靠近且相互绝缘的金

属棒C、D固定在铁架台上，与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁

体如图放置，当用手左、石摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千。以下

说法正确的是（）

A.P向右提动的过程中，P中的电流方向为顺时针（从右向左看）

B.P向右楔动的过程中，Q也会向右撰动

C.P向右摆动的过程中，Q会向左摆动

D.若用手左、右摆动Q,P会始终保持静止

答案AB

解析P向右摆动的过程中，P内从右往左的磁通量减，:、，根据楞次定律可以得出感应电流

方向为顺时针方向（从右向左看），可知流过Q的感应电流方向也是顺时针方向（从右向左看），

根据左手定则判断Q下边受到的安培力向右，选项A、B正确，C错误：若用手左、右摆动

Q,Q的下边切割磁感线会产生感应电流，P中会有感应电流通过，在磁场中会受到安培力，

所以P不会始终保持价止，D错误。

11.（多选）（2023・武汉外国语学校高二期末）如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属员I环，

在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流

入为正。以下说法正确的是

A.。〜1s内圆环面积有扩张的趋势

B.1〜2s内圆环面积有扩张的趋势

C.I〜2s内和2〜3s内圆环中的感应电流方向相反

D.从上往下看，0〜2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向

答案BD

解析。〜1s线图中电流增大，产生的磁场增大，圆环占磁通量增大，根据楞次定律的推论

“增缩减扩”，圆环面积有缩小趋势，故A错误；同理判折I〜2s内圆环面积有扩张的檐势，

故B正确；1〜2s内正方向电流减小，2〜3s内反向电流增大，根据楞次定律，圆环中感应

电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误；0〜1s线图中电流增大，产生的磁场

增大，圆环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0〜Is内圆环中的感应电流沿

顺时针方向；1〜2s线图中电流减小，产生的磁场减弱，圆环中磁通量减小，根据楞次定律

可知，从上往下看，1〜2$内圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D正确。

12.（多选）（2022.湖北阳新县高级中学高二阶段练习）如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B

的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，设f=0时电流沿逆

时针方向（图中箭头所示）。关于线圈B的电流方向和所受安培力产生的效果，下列说法中正

确的是（）

A.在0＜/＜八时间内，有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势

B.在OU"时间内，有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势

C.在时间内，有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势

D.在九＜《为时间内，有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势

答案BD

解析在（）＜/＜/］时间内，线图A中逆时针方向的电流在减小，电流产生的磁场在减弱，根据

安培定则与磁场叠加原则可知，线图B内的合磁场的方向向外，且在减弱，根据楞次定律，

则线图B的感应电流方向为逆时针，两线圉的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线图B有

收缩趋势，A错误，B正确：在时间内，线图A由顺时针方向的电流在增大，电流产

生的磁场在增强，根据安培定则与磁场会加原则可知，线图B内的合磁场的方向向里，且在

增强，根据楞次定律，则线图B的感应电流方向为逆时针，两线图的电流反向，则有相互排

斥趋势，所以线圈B有扩张趋势，C错误，D正确。

13.（多选）（2022•河北英才国际学校高二期中）如图所示的装置中，〃杆原来静止。当而杆做

如下哪些运动时，cd杆将向右移动（说明；导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大，导

体棒匀速切割磁感线时，感应电流恒定）（