第1章 专题提升课1 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教参（人教版）

1.(2026·云南昆明市期中)金属棒MN用两根等长的细金属线悬吊于a、b两点，矩形金属框ABCD固定在金属棒正下方，与金属棒在同一竖直面内，AB边与MN平行，金属棒中和金属框中均通有恒定电流，方向如图所示，两金属线上有拉力，要使金属线上拉力小一些，下列措施可行的是(　　) A．将金属棒中电流反向 B．将金属棒和金属框中电流同时反向 C．将金属框中电流增大些 D．将金属框向下移些 解析：选C。当金属棒中和金属框中通有如题图所示方向的电流时，根据安培定则可知金属棒MN所在位置的磁场方向向里，根据左手定则可知金属棒MN受到的安培力向上，以金属棒MN为对象，根据受力平衡可得2T＋F安＝mg，将金属棒中电流反向，可知金属棒MN受到的安培力向下，则有2T′＝mg＋F安，则金属线上拉力增大，故A错误；将金属棒和金属框中电流同时反向，则金属棒MN受到的安培力向上，保持不变，金属线上拉力不变，故B错误；将金属框中电流增大些，则金属棒MN受到的安培力向上，大小变大，金属线上拉力减小，故C正确；将金属框向下移些，则金属棒MN受到的安培力向上，大小变小，金属线上拉力增大，故D错误。 2.(2026·河南南阳市期中)如图所示，与电源、电阻箱连接的水平导轨固定在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.2 T、方向与导轨所在平面的夹角为θ。质量为0.05 kg的金属杆垂直于导轨和磁场放置，金属杆接入电路中的长度为0.5 m。已知电源的电动势为6 V，内阻为0.4 Ω，金属杆与水平导轨间的动摩擦因数为0.5且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin θ＝0.6，重力加速度大小g取10 m/s2，不计金属杆和导轨的电阻。若金属杆始终静止，则电阻箱接入电路的最小阻值为(　　) A．1 Ω B．1.5 Ω C．2 Ω D．4 Ω 解析：选C。对金属杆受力分析，竖直方向上有F安cos θ＋FN＝mg，水平方向上有F安sin θ＝f，其中F安＝BIL＝，解得R＝－r，可知摩擦力恰好为最大静摩擦力时电阻箱接入电路的阻值最小，有f＝μFN，联立解得R＝2 Ω。 3.(2026·陕西西安市期中)某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与M、N共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大、反向的恒定电流后，则线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。某次测量时，当左托盘放入重物(且保持不变)后，控制线圈P中通入的电流可使P仍在原位置且天平平衡，则(　　) A．设计该天平是为了测量线圈P中的电流大小 B．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流 C．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流 D．要测量P处的磁感应强度，只需知道重物的重力和P中的电流 解析：选B。测量时，通过控制线圈P中通入的电流使P仍在原位置且天平平衡，因此P中的电流大小是变量，设计该天平不是为了测量线圈P中的电流大小，故A错误；当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，则需要使线圈P受到竖直向下的安培力，由左手定则可知，若P处磁场方向沿半径向内，可在P中通入正向电流，若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流，故B正确，C错误；由mg＝IlB可知，若要测量P处的磁感应强度，除需知道重物的重力和P中的电流外，还需知道线圈P的长度，故D错误。 4．(10分)(2026·河北邢台市期中)水平绝缘桌面上固定有间距L＝0.5 m的平行金属导轨，导轨左侧接入电路，金属棒PQ垂直放置于导轨上。导轨处于垂直于桌面向下、磁感应强度大小B＝0.4 T的匀强磁场中，俯视图如图所示。电路图中电源电动势E＝9 V，内阻r＝0.6 Ω，两个定值电阻的阻值均为R＝6 Ω，导轨电阻不计。闭合开关后，通过电源内部的电流I＝1 A，金属棒保持静止。求： (1)金属棒的电阻R1；(6分) (2)金属棒受到的摩擦力方向和大小f。(4分) 解析：(1)金属棒两端的电压U＝E－I 与金属棒并联的定值电阻中通过的电流I2＝ 金属棒中通过的电流I1＝I－I2 金属棒的电阻R1＝ 解得I1＝0.6 A，R1＝4 Ω。 (2)金属棒受到的安培力方向水平向左，摩擦力方向水平向右 金属棒受到的安培力大小F安＝BI1L 金属棒受力平衡有F安＝f 解得f＝0.12 N。 答案：(1)4 Ω　(2)水平向右　0.12 N 5.一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心正上方的水平导线中通有垂直于纸面向里的恒定电流，如图所示。若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F和摩擦力Ff的变化情况分别是(　　) A．F增大，Ff减小 B．F减小，Ff增大 C．F与Ff都增大 D．F与Ff都减小 解析：选C。题图中通电导线与磁体间的相互作用力为引力，若将磁极位置对调则相互作用力为斥力，再由受力分析可知C正确。 6.(2026·湖北荆州市期中)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两根轻质绝缘细线悬挂于O、O1，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿y轴正方向的电流I，且导线保持静止时，细线与竖直方向的夹角为θ，则磁感应强度的方向和大小可能是(　　) A．x轴负方向， B．y轴正方向， C．z轴负方向， D．沿细线向下， 解析：选D。当磁感应强度方向沿x轴负方向，根据左手定则知，直导线所受安培力方向沿z轴正方向，根据平衡条件得tan θ＝，解得B＝，故A错误；当磁感应强度方向沿y轴正方向时，磁场与电流平行，导线不受安培力，细线与竖直方向的夹角θ＝0°，故B错误；当磁感应强度方向沿z轴负方向时，导线受到的安培力竖直向下，细线与竖直方向夹角θ＝0°，故C错误；当磁感应强度方向沿细线向下，直导线所受安培力方向垂直于细线斜向上，根据平衡条件得BIL＝mg sin θ，解得B＝，故D正确。 7．(10分)(2026·广东肇庆市期中)如图所示，宽L＝0.5 m的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角θ＝53°，导轨的一端与电动势为E(未知)、内阻r＝0.5 Ω的直流电源相连接，空间分布着磁感应强度B＝0.4 T、方向竖直向上的匀强磁场。一质量m＝1.5×10－2 kg的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，已知金属杆接入电路的有效电阻R＝1 Ω，导轨电阻不计，g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。 (1)求金属杆受到的安培力大小F。(2分) (2)求电源的电动势E。(4分) (3)若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆在图示位置保持静止，求磁感应强度的最小值B1及其方向。(4分) 解析：(1)对金属杆受力分析，根据共点力平衡条件可得安培力F＝mg tan θ＝0.2 N。 (2)根据安培力F＝BIL 又因为I＝ 联立解得E＝1.5 V。 (3)当安培力沿斜面向上时，即磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，则B1IL＝mg sin θ 解得B1＝0.24 T。 答案：(1)0.2 N　(2)1.5 V　(3)0.24 T　垂直于导轨平面向上 8．(14分)(2026·辽宁营口市期中)如图所示，两平行金属导轨弯折成水平、竖直两部分，水平导轨接有电动势E＝48 V、内阻r＝2 Ω的电源和电阻箱R，导轨间距L＝0.5 m。竖直导轨的左侧有一根与其接触良好、水平放置的金属棒ab，在金属棒所在空间加一竖直向上、磁感应强度大小B＝2 T的匀强磁场(图中仅画出了一根磁感线)。当电阻箱R的阻值调至R1＝18 Ω时，金属棒恰能静止于竖直导轨上。已知金属棒的质量m＝0.09 kg，金属棒及导轨的电阻不计，竖直导轨与金属棒间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)求金属棒受到的安培力大小F安。(4分) (2)求竖直导轨与金属棒间的动摩擦因数μ。(4分) (3)若仅将匀强磁场的方向逆时针转动直至与金属棒所在竖直平面成θ＝37°角(此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好)，同时调节电阻箱R的阻值，为确保金属棒仍能保持静止，求电阻箱R阻值的取值范围。(6分) 解析：(1)由闭合电路欧姆定律有I1＝ 金属棒受到的安培力大小F安＝BI1L 解得F安＝2.4 N。 (2)对金属棒受力分析，水平方向上有2FN＝F安 竖直方向上有2f＝mg 其中f＝μFN 解得μ＝0.375。 (3)磁场方向改变后，金属棒受到的安培力指向右上方且方向与水平方向的夹角θ＝37°。设调节电阻箱R的阻值至R2时，金属棒恰好不下滑，金属棒受到的安培力大小F安′＝BI2L＝ 对金属棒受力分析，水平方向上有F安′cos θ＝2FN′ 竖直方向上有F安′sin θ＋2f′＝mg 其中f′＝μFN′ 解得R2＝46 Ω 设调节电阻箱R的阻值至R3时，金属棒恰好不上滑，则有F安″＝BI3L＝ 对金属棒受力分析，水平方向上有F安″cos θ＝2FN″ 竖直方向上有F安″sin θ＝mg＋2f″ 其中f″＝μFN″ 解得R3＝14 Ω 因此电阻箱R阻值的取值范围为14 Ω≤R≤46 Ω。 答案：(1)2.4 N　(2)0.375　(3)14 Ω≤R≤46 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $