第2章 章末综合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步辅导与测试(人教版)

、E 1一R+r 素养演练·提升技能 ab受到的安培力 !1.BS闭合时，若金属杆受到的安培力下巴>mg,ab杆先 FA=ILB 由功率表达式，有 减速再匀连，D项有可能：若B=mg,b杆匀速运动，A R P=Fv 项有可能：若BT<mg,ab杆先加速再匀速，C项有可能， 联立上述各式，代入数据解得P=4W。 R (2)金属棒ab从速度1到℃：的过程中，由动能定理，有 由于u变化，mg BIu=ma中a不恒定，故B项不可能。] R :2.C[由右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为ba,B 错误；由左手定则可知，安培力方向向左，导体棒的速度逐 代入数据解得x=0.1m。 渐变小，故感应电动势逐渐变小，感应电流逐渐变小，导体 [答案](1)4W(2)0.1m 棒受到的安培力逐渐变小，加速度逐渐变小，故A错误；由 针对训练 2.AD[在金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可 能量守恒定律可知，总电阻消耗的总电能为豆m,,故电 知，有三个力对金属棒做功，恒力F做正功，重力做负功，安 m。2R 培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功。金属棒匀速运动 阻R消耗的电能为R+)C正确：由动能定理可知，导体 时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；克服安培力做 多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能： 棒克服安培力微的总功等于2m‘,D错误。] 又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的3.D[导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用 功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确。] ?表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应 类型3 电动势为E=Ble=Bt,闭合日路中的意应电流为I一是 探究归纳 由安培力公式和牛顿第二定律得F,一BIl=ma,由以上三 [典例3]解析(1)a棒沿孤形轨道下滑h过程，根据机械 式得Fr=ma 能守恒定律有mgh=2m,0 +Bt,在乙图线上取两点t=0,F=1N, R t2=10s,F2=2N代入方程联立得a=10m/s2,m= a棒进入磁场瞬间感应电动势E=BL) 0.1kg,选项D正确。] 根据闭合电路欧姆定律I=R十R E :4.解析)ab棒下落过程机械能守位，有mgh=之mu, 对b棒F=ILB 则01=√/2g五 根据牛顿第二定律F金=ma ab棒和cd棒组成的系统动量守恒， 解得a=9m/s 由左手定则知，b棒加速度的方向向右。 有m则=2mw,w,=2d 2 (2)对a、b:由动量守恒定律得 (2)整个过程中产生的焦耳热 7m.y=(m。十mb)℃共 解得v共=4m/s 2 mgh. 对b棒，应用动量定理ILBt=m60共 答案(1)V2gh 2 (2)mg BLq=m0共 解得g=专C。 章末综合提升 核心素养提升 (3)a、b棒在水平面内运动过程，由能量守恒定律得 :[典例1][解析] (1)金属棒匀速运动时，根据平衡条件得 m02-名(m,+m)u:2=Q F安=ngsin9 又F安=BIL 根据焦耳定律有Q=I(R。十R)t E Q.=I'Rt I一R+r 联立解得Q=2J。 E=BLvo 答案(1)9m/s方向向右(2)号C(3)2J 联立解得4=mgR十)sin9=5m/s. B'L 针对训练 (2)由牛顿第二定律，得 3.AD[b、cd棒组成闭合回路，即电流相等，由左手定则可， BLv=ma mgsin 0-Rr 知，两棒所受安培力大小相等，方向相反，则ab、cd两导体！ 解得a=一2m/s 棒组成的系统所受外力之和为0，系统动量守恒，故A正 负号表示方向沿斜面向上。 确；以。的方向为正方向，由动量守恒定律得m0,=2m0, (3)由于金属棒和电阻R上的电流时刻相同，由焦耳定律 得=受，即a6,cd两导体捧最终以受的速度共同运动，故 Q=IPRt知QcR B错误：由能量守恒定律有2m,-?×2m×(受十Q, 则R产生的热量为Q=尽Q,=36J 金属棒匀速运动之前整个电路产生的总热量 得Q=m,,则b棒上产生的焦耳热为Q=2Q= Q=QR+Q=6J 在该过程中电路的平均电流为 m,故C错误；对山棒由动量定理有一F1=m0- 1 E △Φ I=R+,△(R+r m即一B=-受，又g=亚，得g=院故D正角.] 1720o 设匀速运动前金属棒在磁场中的位移为x,则此过程中通 过R的电荷量为 217 △ΦBLx g=I△t=R+rR+r F,<G,故cd棒沿导轨加速下滑。 abcd闭合回路的感应电动势增大，电流也增大，所以最小电 从释放到刚匀速运动的过程中，由能量守恒定律得 流为1mn=L1=1.5A。 mgsin (s)=mv+Q 当cd棒的速度达到最大时，回路中的电流最大，此时cd棒 的加速度为0 联立上式，解得q=0.6C。 则有magsin30°=1mxlB [答案](1)5m/s(2)2m/s 方向沿斜面向上(3)0.6C 针对训练 可得Ia= mdgsin 30 B °_0.2×10X0.5A=5A。 0.5×0.4 1.解析(1)当导体棒运动的速度为。时，电路中的感应电 Blv+Blvd 动势为E=BL, (3)由Inma 2R 电流为I=R干？ E 可得a= 2RI-Blv BL 导体棒所受的安培力为F安=BIL 2×0.1×5-0.4×0.5×1.5N=3.5m/s。 F变=BL 根据牛顿第二定律可得a=m=m(R十7 0.4×0.5 答案(1)0.3V(2)1.5A5A(3)3.5m/s (2)导体棒运动的过程中，减小的动能全部转化为热能，故 第三章交变电流 3 有Q=△E=8mw。 1交变电流 m(R (2) B'Lvo 必备知识·自主梳理 答案(1) 一、1.(1)周期性(2)方向2.(1)垂直于磁场(3)垂直 [典例2][解析](1)cd做匀加速直线运动时，ab以相同的：即学即用 加速度做匀加速直线运动。 1.(1)×(2)×(3)√(4)√(5)/ (2)由于两导体棒加速度相同，使用整体法有 2.A[交变电流是指大小和方向均发生周期性变化的电流， F=2ma 因此B、C、D是交变电流，A不是交变电流。故选A。] F 即a一2m 关键能力·合作探究 要点1 (3)设该时刻ab和cd的速度之差为 探究导入提示：(1)中性面位置，磁通量最大，无感应电 △U=Yb 动势。 根据法拉第电磁感应定律得 (2)与中性面垂直的位置，磁通量为零，感应电动势最大。 E=BL△O 探究归纳 又1茶 [典例1][解析]转到图甲位置时，线图平面与磁感线垂 直，磁通量最大，但磁通量变化率为零，A错误；转到图乙位 F&=BIL 置时，线圈产生的感应电动势最大，B错误；转到图丙位置 以cd为对象F安=ma 时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，C错误；转到 化简可得△u=B元 FR 图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A →B,D正确。 ab的瞬时速度为 [答案]D FR ℃b=v+ 针对训练 BL :1.B[由i-t图像可知，电流的大小变化，但电流方向一直为 [答案](1)匀加速直线运动(2) FR (3)0+ 正，故电流方向不变，根据交变电流、直流电的定义可知，图 2m B'L 中所示电流是直流电，B正确。] 针对训练 :2.CD[线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线 2.B[当经过足够长时间后，回路电动势保持恒定，有E= 框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度方向与 2B心.一B1u,由于电动势恒定，则对上式两边求变化率有 磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此 0=2Bla.一Bla,根据受力分析有a。 _F-Fs.d- 时穿过线框的磁通量的变化率也等于零，感应电动势或感 2m 应电流的方向在此时刻改变。线框垂直于中性面时，穿过 Fb=BIl,F安a=2F安b,整理后有F=3F安b,a=2aa,则金 线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有 属棒a和b均做匀加速直线运动，且b的加速度是a的 效切剖速度最大，所以感应电动势最大，即此时穿过线框的 2倍，CD错误；由选项C、D知F*b=B1三了，解得1 磁通量的变化率最大，故C、D选项正确。] :要点2 3B7,由于，b导体棒串联，则流过α的电流大小也为3B'探究导入提示：)感应电动势与线图的匝数心，磁感应强 度B、线圈的面积S和线圈平面与中性面的夹角有关。 B正确：由造项B知1=品R,=R,利E=R=得回 (2)E=NBSwsin wt。. 探究归纳 路后应电动势为歌A铅误.门 :[典例2][解析](1)设转动过程线圈感应电动势的最大值 3.解析(1)E.=Blu=0.4×0.5×1.5V=0.3V。 为Em,则 (2)刚释放cd棒时，回路中的电流为 En=mBLu=100×2×0.1X2mV=2V2V. 1,蒙A-15A (2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式为 cd棒受到的安培力为 e=Emcos wt-=2√2cos(2rt)V。 F1=11lB=1.5×0.5×0.4N=0.3N (3)从图示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值 cd棒受到的重力沿导轨方向的分力为 Ga4=mg sin30°=0.2×10X0.5N=1N t=2m0v=6Vi=R千，=9A 218物理选择性必修 第二册 章未综合提升 【知识网络构建】 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 楞次定律 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 (感应电流的方向) 理解 感应电流的磁场总要阻碍导体与磁场的相对运动 右手定则：适合判定导体切割磁感线产生的感应电流的方向 内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量 的变化率成正比 法拉第电磁感应定律 4Φ △BS,感生电动势 (感应电动势的大小) 公式：E=n △t A n B,动生电动势 △t 切割公式E一B,适合求E的瞬时值 条件：B、l、v三者互相垂直 电磁感应 定义：块状金属在变化的磁场中产生的环形感应电流 涡流 真空冶炼炉 应用) 金属探测器 定义 电磁阻尼 应用：磁电式仪表 电磁驱动 定义 应用：交流感应电动机 电磁感应规律的应用 定义：相互靠近的线圈，当一个线圈中电流变化时， 《特殊的电磁感应现象) 互感现象 在另一个线圈中产生感应电动势的现象 应用：变压器 定义：自身电流发生变化而产生的电磁感应现象 自感电动势：总是阻碍自身电流的变化 自感现象 自感系数L:与线圈的大小、形状、匝数、以及是否有铁芯 等因素有关 应用和防止 ◆核心素养提升心 、电磁感应中的“单杆模型” 运动条件 运动情况分析 如图，两光滑金属导轨在水平面内，导轨间距为 B2L20 L,导体棒的质量为，回路总电阻为R。导体棒 合力为零，做匀速运动 R 在水平力F的作用下运动，某时刻速度为0，导： v个→BLv个→I个→BIL个→aV→a= 体棒在磁场中的运动情况分析如下： F B2L2vo R 0,匀速运动 力 F-B2LPvo vV→BLwV→IV→BIL￥→a￥→a= R 0,匀速运动 70 第二章 电磁感应 要使棒做匀加速运动，由牛顿第 针对训练 F随时间t按一 定律： 定线性规律变化 F=ma十 B2L2(vo+at) 1.许多电磁现象可以用 十 X MX R B 力的观点来分析，也 R [典例1] 如图所示，有一足够长的光滑平行金属 可以用动量、能量等 导轨，电阻不计，间距L=0.5m,导轨沿与水平： 观点来分析和解释。× X X NX 方向成0=30°倾斜放置，底部连接一个阻值为： 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放 R=32的电阻。现将一根长也为L=0.5m、质 置，导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻。 量为m=0.2kg、电阻r=22的均匀金属棒，自 导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应 轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下，下滑过程： 强度为B。质量为m、电阻为r的导体棒MN放 中均与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进人 在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接 一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示。磁场： 触良好。已知导体棒MN以初速度v。向右 上部有边界OP,且OP距导轨顶部的距离s=: 运动。 5.5m,下部无边界，磁感应强度B=2T。金属棒 (1)当导体棒运动的速度为0时，求其加速度a 进入磁场后又运动了一段距离便开始做匀速直线； 的大小； 运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金属棒 (2)若金属导轨足够长，求导体棒速度由0减到 上产生了Q=2.4J的热量。g取10m/s2。求： 受过程中，回路中产生的电热。 (1)金属棒匀速运动时的速度o; (2)金属棒进入磁场后，当速度v=7m/s时，其 加速度a的大小及方向； (3)在做匀速直线运动之前这段时间内通过电阻 R上的电荷量q。 [听课记录] 71 物理选择性必修第二册 二、电磁感应中的“双杆模型” 开始时，若F≤2F,则PQ 1.初速度不为零，不受其他水平外力的作用 杆先做变加速运动后做匀 光滑的平行导轨 光滑不等距导轨 开始时，两杆做变加速 速运动；MN杆静止。若 运动；稳定时，两杆以 F>2F,PQ杆先做变加速 析 相同的加速度做匀加 后做匀加速运动，MN杆先 速运动 静止，后做变加速运动，最 后和PQ杆同时做匀加速 M M 运动，且加速度相同 意 质量m1=m2 质量m1=m2 电阻r1=r2 电阻r1=r2 典例2] 如图所示，在水 长度L1=L2 长度L1=2L2 平面内有间距为L、足够 杆MN、PQ间距足 杆MN、PQ间距足够长且 长的平行光滑金属导轨P 0 够长 只在各自的轨道上运动 和Q,导轨电阻不计。在 导轨上有垂直导轨放置的直导体棒ab和cd,质 量均为m,有效电阻均为R且与导轨接触良好。 律 竖直方向的匀强磁场B垂直穿过导轨平面，在ab 上作用一与导轨平行的水平恒力F,使ab由静止 开始运动，经过一段时间，cd开始做匀加速运动。 杆MN做变减速运动， (1)当cd做匀加速运动时，ab做什么性质的 杆MN做变减速运动，杆 杆PQ做变加速运动， 运动？ PQ做变加速运动，稳定时， 稳定时，两杆的加速度 两杆的加速度均为零，两杆 (2)求cd做匀加速运动的加速度大小； 均为零，以相等的速度 的速度之比为1：2 (3)若cd做匀加速运动时某时刻的速度大小为 匀速运动 v,求该时刻ab的瞬时速度大小。 2.初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用 听课记录] 光滑的平行导轨 不光滑平行导轨 B 示意图 公 摩擦力F1=F2 质量m1=m2 质量m1=m2 电阻r1=r2 电阻r1=r2 长度L1=L2 长度L1=L2 F≤2F F>2F 72 第二章电磁感应 (1)金属棒ab产生的感应电动势； 针对训练 (2)闭合回路中的最小电流和最大电流； 2.如图，光滑平行导轨水平放 M (3)金属棒cd的最终速度。 置，电阻不计，MN部分的 宽度为21，PQ部分的宽度 为l,金属棒a和b的质量分别为2m和m,其电 阻大小分别为2R和R,a和b分别静止在MN 和PQ上，垂直导轨且相距足够远，整个装置处 于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。现 对a棒施加水平向右的恒力F作用，两棒运动时 始终保持平行且a总在MN上运动，b总在PQ 上运动。经过足够长时间后，下列说法正确的是 ( A.回路感应电动势为零 k流过a的电流大小为品 C.金属棒a和b均做匀速直线运动 D.金属棒a和b均做加速度相同的匀加速直线 运动 3.如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，： 相距0.5m,与水平面的夹角为30°，不计电阻，广 阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为： B=0.4T,垂直导轨放置两金属棒ab和cd,长度 均为0.5m,电阻均为0.12，质量分别为0.1kg 和0.2kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿 导轨自由滑动。现ab棒在外力作用下，以恒定 速度v=1.5m/s沿着导轨向上滑动，cd棒则由： 静止释放，试求：(g取10m/s2) 30 30 6心00c心心c心c心心g0g心g心g心g心g心g心g心0心0g心心g心gg心心e心0心g0g心g心c心co 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章未综合检测（二） ha5ppop o opppoppppoo 73