第2章 专题提升课5 分层训练能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步课件（教科版·新教材）

分层训练 能力提升 1 C 基础对点练 1．倾斜金属导轨表面光滑，与水平方向夹角为37°，上端连一电阻R＝2 Ω，导轨宽度d＝1 m，阻值可忽略不计，金属棒质量为0.5 kg，与导轨接触良好且接入电路的电阻r＝1 Ω，空间存在垂直于轨道向下的匀强磁场。若金属棒刚好能在导轨上以1 m/s的速度匀速下滑，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，磁感应强度B的大小为(　　) A．1 T B．2 T C．3 T D．4 T 4 5 6 7 1 2 3 分层训练 能力提升 4 5 6 7 1 2 3 分层训练 能力提升 AD 2．(多选)(2025·云南曲靖市)图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按图乙所示规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止，则(　　) A.1.5t0时刻，金属棒PQ所受安培力方向向左 B．前2t0时间内，回路中的感应电流大小不变，但方向改变 C．前2t0时间内，金属棒PQ所受安培力大小不变，但方向改变 D．前2t0时间内，金属棒PQ所受摩擦力方向先水平向左，后水平向右 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：前t0时间内磁感应强度减小，穿过回路的磁通量减小，根据楞次定律可知，回路面积有增大的趋势，金属棒PQ所受安培力水平向右，根据受力平衡可知，金属棒PQ所受摩擦力水平向左，t0到2t0时间内磁感应强度增大，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，回路面积有缩小的趋势，金属棒PQ所受安培力水平向左，根据受力平衡可知，金属棒PQ所受摩擦力水平向右，故A、D正确； 前2t0时间内，磁通量的变化率不变，感应电动势大小、方向都不变，感应电流大小、方向都不变，但因磁感应强度大小、方向都改变，故金属棒PQ所受安培力大小、方向都改变，故B、C错误。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 D 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错误； 由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，C错误，D正确。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 ABD 4．(多选)(2026·吉林长春市期末)如图所示，光滑桌面上方存在与纸面垂直的匀强磁场，虚线ab、cd是磁场的两条边界线，正方形导线框固定在小车上，磁场边界线之间的距离大于正方形线框的边长。某时刻给小车一个初速度v0，小车沿着桌面向右运动，从边界线ab进入磁场直到从cd边界线完全离开磁场。下列说法正确的是(　　) A．线框穿越边界线ab过程中感应电流方向为逆时针方向 B．线框穿越边界线cd过程中线框做加速度减小的减速运动 C．线框穿越边界线ab过程和穿越边界线cd过程产生的焦耳热相等 D．线框穿越边界线ab过程和穿越边界线cd过程流过回路的电荷量相等 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：设线框边长为L，磁感应强度为B，则线框进磁场的过程中，由楞次定律知电流方向为逆时针方向，故A正确； 由功能关系得线框产生的焦耳热Q＝FAL，其中线框进出磁场时均做减速运动，故其进磁场时任意时刻的速度都大于其出磁场时的速度，所以线框进磁场时受到的安培力大于其出磁场时的力，进磁场时产生的焦耳热多，故C错误； 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 B 5．光滑水平面上有一边长L＝0.10 m的单匝均匀正方形导线框abcd，质量m＝1.0 kg，电阻R＝0.10 Ω。在竖直方向存在有平行边界的匀强磁场，ab边恰好位于磁场左边界上，其俯视图如图1所示。t＝0时，线框以初速度v0在恒力F的作用下进入匀强磁场，已知线框从Ⅰ位置到Ⅱ位置过程中的v-t图像如图2所示，且在t＝0时，Uab＝1.5 V，则(　　) A．t＝0时线框中的感应电动势为1.5 V B．线框在离开磁场的过程中克服安培力做的功为1.55 J C．恒力F的大小为1 N D．线框进入磁场的过程中通过线框截面的电荷量为0.5 C 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 6．(9分)(2026·上海浦东新区期中)如图所示，两根间距L＝1.0 m、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ＝30°，导轨底端接入一阻值R＝2.0 Ω的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上。在导轨上垂直于导轨放置一质量m＝0.2 kg、电阻r＝1.0 Ω的金属杆ab，开始时使金属杆ab保持静止，某时刻开始给金属杆一个沿斜面向上F＝2.0 N的恒力，金属杆由静止开始运动了1.2 m达到最大速度，重力加速度g取10 m/s2。金属杆从静止到运动1.2 m的过程中，求： 综合提升练 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)金属杆能获得的最大速度；(3分) 答案：3 m/s　 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)金属杆运动位移达到1.2 m时刻，两端的电势差Uab；(3分) 答案：－2 V 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (3)金属杆从静止到运动1.2 m的过程中，回路产生的热量Q。(3分) 答案：0.3 J 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 7．(12分)(2026·河北保定市一模)如图所示，MN、PQ为两条水平放置的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的MPGH区域存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场区域的长度为d。导轨的右端接有一阻值为R的定值电阻，左端与一弯曲的光滑导轨平滑连接。将一阻值为R、质量为m、长度为L的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与导轨垂直且接触良好，导体棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，金属导轨的电阻不计。求： 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)电路中的最大电流Im；(4分) 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)整个过程通过定值电阻的电荷量q；(5分) 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (3)整个过程定值电阻产生的焦耳热Q。(3分) 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 $