第2章 习题课 电磁感应中的动力学及能量问题 (作业本)-（配套课件）【顶尖课课练】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦电磁感应中的动力学及能量问题，通过限时20分钟习题训练，衔接电磁感应基本规律，搭建从楞次定律、法拉第电磁感应定律到综合应用的学习支架，帮助学生掌握感应电流、安培力及能量转化等核心知识。 其亮点在于题目情境丰富，涵盖导体杆滑动、圆环摆动等场景，解析注重科学推理与模型建构，如通过线框进入磁场的热量对比题培养科学思维，强化能量观念。学生能提升综合应用能力，教师可获得系统习题资源与教学思路，提高教学效率。

作业本 第2章 电磁感应及其应用 习题课 电磁感应中的动力学及 能量问题 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第二册）（鲁科版）》配套课件 1 （限时20分钟） 2 1.如图所示，在一匀强磁场中有一形导线框 ，线框处于水平面内， 磁场与线框平面垂直，为一电阻，为垂直于 的一根导体杆，它可 在、上无摩擦地滑动。杆 及线框中导线的电阻都忽略不计。开 始时，给 一个向右的初速度，则( ) A A. 将减速向右运动，但不是匀减速，最后停止 B. 将匀减速向右运动，最后停止 C. 将匀速向右运动 D. 将往返运动 3 解析 向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到 向左的安培力而做减速运动，直到停止，由 知， 做的是加速度逐渐减小的减速运动，故A正确。 4 2.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于 点，将圆环拉离平衡位 置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，、 为该 磁场的竖直边界。若不计空气阻力，则( ) B A. 圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B. 在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C. 圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应 电流也越大 D. 圆环最终将静止在平衡位置 5 解析 如题图所示，当圆环从1位置开始下落，进入 和摆出磁场时（即2和3位置），由于圆环内磁通量 发生变化，所以有感应电流产生。同时，金属圆环 本身有内阻，必然有能量的转化，即有能量的损失， 因此圆环从1位置释放后不会摆到4位置。随着圆环 进出磁场，其能量逐渐减少，圆环摆动的振幅越来越小，当圆环只在匀 强磁场中摆动时，圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，无机械能 向电能的转化。题意中不存在空气阻力，摆线的拉力垂直于圆环的速度 方向，拉力对圆环不做功，所以系统的能量守恒，所以圆环最终将在 、 间来回摆动。故B正确。 6 3.如图所示，质量为 的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平 且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则 在磁感应强度均匀减小的过程中，下列关于线拉力大小的说法中，正确 的是( ) A A. 大于环重力，并逐渐减小 B. 始终等于环重力 C. 小于环重力，并保持恒定 D. 大于环重力 ，并保持恒定 7 解析 根据楞次定律知圆环中感应电流方向为顺时针，再由左手定则判 断可知圆环所受安培力竖直向下，对圆环受力分析，根据受力平衡有 ，得， ，根据法拉第电磁感应定律 可知为恒定电流，联立上式可知减小，推知 减小， 则由知 减小。选项A正确。 8 4.如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为 、电阻 为 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为 的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框 的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初 D A. B. C. D. 速度向右运动， 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导 线框进入并通过磁场区域。下列 图像中，能正确描述上述过程的 是( ) 9 解析 导线框进入磁场的过程中，线框受到向左的安培力作用，根据 、、得，随着的减小，安培力 减 小，导线框做加速度逐渐减小的减速运动。整个导线框在磁场中运动时， 无感应电流，导线框做匀速运动，导线框离开磁场的过程中，根据 ，导线框做加速度逐渐减小的减速运动，所以选项D正确。 10 5.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框 ， 边长大于 边长，置于垂直纸面向里、边界为 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场， 两次速度大小相同，方向均垂直于。第一次 边平行于进入磁场，线框上产生的热量为 ， A A. ， B. ， C. ， D. ， 通过线框导体横截面的电荷量为；第二次边平行于 进入磁场， 线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为 。则 ( ) 11 解析 根据功能关系知，线框上产生的热量等于克 服安培力做的功，即 ，同理 ，又，故 ；因 ，故 。因此A正确。 12 6.（多选）如图所示，在方向垂直纸面向里、磁感应强度为 的匀强磁 场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框 ，线框以恒定的 速度沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框 边始终与磁场右边界平 行，线框边长，，线框导线的总电阻为 。在线框离开磁 场的过程中，下列说法中正确的是( ) ABD A. 间的电压为 B. 流过线框横截面的电荷量为 C. 线框所受安培力的合力为 D. 线框中的电流在边产生的热量为 13 解析 线框产生的感应电动势 ，感应电流 ，间的电压为 ， 故A正确；流过线框横截面的电荷量 ，故B正确；线框所受安 培力的合力 ，故C错误；线框中 的电流在边产生的热量 ， 故D正确。 14 7.如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨的间距 ，金属棒与导轨左端 的距离 ，整个闭合回路的电阻为 ， 答案 匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。 棒通过细绳跨过定滑轮连 接一个质量为 的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从 零开始以 的变化率均匀增大，求经过多长时间物体刚好 能离开地面。（取 ） 15 解析 物体刚要离开地面时，其受到的拉力等于它的重力 ，而拉力 等于棒所受的安培力，即，其中 。 感应电流由变化的磁场产生，则 。 所以 。 16 8.水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为、质量为 且与导轨接触良好的导体棒， 处在磁感应强度大小 为 、方向如图所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值 D A. 撤去外力后，做匀减速运动 B. 合力对做的功为 C. 上释放的热量为 D. 上释放的热量为 为的电阻，导轨及导体棒电阻不计。现使在水平恒力 作用下由静 止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为时，达到最大速度 。 此时撤去外力，最后静止在导轨上。在 运动的整个过程中，下列 说法正确的是( ) 17 解析 撤去外力后，导体棒在水平方向上只受安培力作用，而 ，随 的变化而变化，故导体棒做加速度变化的减速运动， A错误；对整个过程由动能定理得 ，B错误；由能量守恒 定律知，恒力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为 上释 放的热量，即 ，C错误，D正确。 18 9.（多选）如图所示，两根足够长、电阻不计且相距 的平行金 属导轨固定在倾角 的绝缘斜面上，顶端接有一盏额定电压 的小灯泡，两导轨间有一磁感应强度大小 、方向垂直 斜面向上的匀强磁场。现将一根长为、质量为 、电阻 的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放，金属棒 与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数 ，已知金属棒 下滑到速度稳定时，小灯泡恰能正常发光，取重力加速度 ，， ，则( ) 19 A. 金属棒刚开始运动时的加速度大小为 B. 金属棒刚开始运动时的加速度大小为 C. 金属棒稳定下滑时的速度大小为 D. 金属棒稳定下滑时的速度大小为 解析 金属棒刚开始运动时初速度为零，不受安培力作用，由牛顿第二 定律得，代入数据得 ，故选项 A错误，B正确；设金属棒稳定下滑时速度为，感应电动势为 ，回路 中的电流为，由平衡条件得 ，由闭合电 路欧姆定律得，由法拉第电磁感应定律得 ，联立解得 ，故选项C错误，D正确。 √ √ 20 10.（多选）如图所示，光滑斜面 的倾 角为 ，斜面上放置一矩形导体线框 ，其中边长，边长为 ， 导体线框质量、电阻 ， 有界匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于斜面向上， 为磁 场的边界，且 。导体线框在沿斜面向上且与斜面平行的恒力 作用下从静止开始运动，其边始终保持与底边 平行。已 知导体线框刚进入磁场时做匀速运动，且进入过程中通过导体线框某一 横截面的电荷量，取 ，则下列说法正确的是 ( ) 21 A. 导体线框进入磁场时的速度为 B. 导体线框边长为 C. 导体线框开始运动时边到磁场边界 的 距离为 D. 导体线框进入磁场的过程中产生的热量为 √ √ √ 22 解析 导体线框刚进入磁场时做匀速运动，则 ，解得 ，根 据，解得 ，选项A正 确，B错误；导体线框在磁场外运动的加速度 ，则导体线框开始 运动时边到磁场边界 的距离为 ，选项C正确；导体 线框进入磁场的过程中产生的热量为 ， 选项 D正确。 23 11.水平放置的两根平行金属导轨和 ，导轨两端 、和、两点分别连接电阻和 ，组成矩形 线框，如图所示，和相距 ，放在竖 直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 ，一根 接入电路电阻为 的导体棒 跨接在两根金属 导轨上，在外力作用下以 的速度，向右匀速运动，如果电阻 ， ，导轨和 的电阻不计，导体棒与导轨 接触良好。求： 24 （1）导体棒 中产生的感应电流的大小； 答案 解析 根据法拉第电磁感应定律 。 又 。 则感应电流的大小 。 25 （2）导体棒 上感应电流的方向； 答案 解析 根据右手定则判定电流方向为 。 26 （3）导体棒 向右匀速滑动的过程中，外力做功 的功率。 答案 解析 导体棒 匀速运动，则 。 故外力做功的功率 。 27 12.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定 在倾角 的斜面上，导轨电阻不计，间 距 ，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ， 两区域的边界与斜面的交线为 。Ⅰ中的匀强 磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的 磁感应强度大小均为。在区域Ⅰ中，将质量 、电 阻 的金属条放在导轨上， 刚好不下滑。然后，在区域 Ⅱ中将质量、电阻 的光滑导体棒 置于导轨上， 由静止开始下滑。在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，、 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取 ，求： 28 （1）下滑的过程中， 中的电流方向； 答案 由流向 29 解析 由右手定则可判断出中的电流方向为由到，则 中电流方向 为由流向 。 30 （2）刚要向上滑动时，的速度 的大小； 答案 31 解析 开始放置时刚好不下滑， 所受摩擦 力为最大静摩擦力，设其为 ，有 。① 设刚要上滑时，棒的感应电动势为 ，由 法拉第电磁感应定律有 。② 设电路中的感应电流为 ，由闭合电路欧姆定律有 。 ③ 32 设所受安培力为 ，有 。④ 此时 受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下， 由平衡条件有 。⑤ 综合①②③④⑤式，代入数据解得 。 （3）从开始下滑到 刚要向上滑动的过程 中，滑动的距离，此过程中 上 产生的热量 。 答案 解析 设棒运动过程中在电路中产生的总热量为 ，由能量守恒定律 有 。 又，解得 。 34 $