第二章+电磁感应+素养提升-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章电磁感应素养提升2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册学号：班级：姓名：思想方法提炼一、二级结论法“二级结论”是由基本规律和基本公式导出的推论，在解题时可以直接应用.电磁感应中经常用到的二级结论有：1增反减同；2来拒去留；3增缩减扩.1．（多选）如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在导体棒向右匀速通过M、N两区域的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是（）A．FM向右 B．FN向左C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小二、等效法等效法就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、简单的、易处理的问题的一种方法.2．如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接定值电阻R.金属杆ab在导轨上以大小为v0的速度水平向左匀速运动，其左侧的矩形区域MNPQ存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场．该磁场区域也以大小为v0的速度匀速地向右运动，当金属杆刚进入磁场时，杆中产生的感应电动势的大小为（）A．0 B．Bdv0C．2Bdv0 D．4Bdv0高考真题体验考点1楞次定律的应用1．如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（）A．顺时针，顺时针 B．顺时针，逆时针C．逆时针，顺时针 D．逆时针，逆时针2．汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（）A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同考点2法拉第电磁感应定律的简单应用3．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘．现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动，O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则（）A．φO>φC B．φC>φAC．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φC4．如图，相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连，处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v.则导体棒ab所受的安培力为（）A.eq\f(B2d2v,R)，方向向左B.eq\f(B2d2v,R)，方向向右C.eq\f(B2L2v,R)，方向向左D.eq\f(B2L2v,R)，方向向右考点3自感5.如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡．开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光．断开开关（）A．P与Q同时熄灭B．P比Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭考点4电磁感应中的图像问题6．（多选）如图，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定滑轮，绳的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块．线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场上下边界水平．在t＝0时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场．运动过程中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平．以向上为速度的正方向，下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是（）7．如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN所受的安培力F及其加速度a、速度v、电流I，随时间t变化的关系图像可能正确的是（）考点5电磁感应的综合应用8．（多选）如图，两条“”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B.将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好．ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L.导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g.两棒在下滑过程中（）A．回路中的电流方向为abcdaB．ab中电流趋于eq\f(\r(3)mg,3BL)C．ab与cd加速度大小之比始终为2∶1D．两棒产生的电动势始终相等9．如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图．在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦．已知磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R.开关闭合前电容器的电荷量为Q.（1）求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；（2）求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；（3）在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线．10．如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R.运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g.（1）先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0；（2）在（1）问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0；（3）在（2）问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间t0，两棒恰好达到相同的速度v，求速度v的大小，以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离Δx.第二章电磁感应素养提升2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册学号：班级：姓名：思想方法提炼一、二级结论法“二级结论”是由基本规律和基本公式导出的推论，在解题时可以直接应用.电磁感应中经常用到的二级结论有：1增反减同；2来拒去留；3增缩减扩.1．（多选）如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在导体棒向右匀速通过M、N两区域的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是（）A．FM向右 B．FN向左C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小解析：导体棒靠近长直导线和远离长直导线时，导体棒受到的安培力一定阻碍这种相对运动，故FM向左，FN也向左，A错误，B正确；导体棒匀速运动时，磁感应强度越强，安培力的阻碍作用也越强，考虑到长直导线周围磁场的分布可知，FM逐渐增大，FN逐渐减小，C、D正确．答案：BCD二、等效法等效法就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、简单的、易处理的问题的一种方法.2．如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接定值电阻R.金属杆ab在导轨上以大小为v0的速度水平向左匀速运动，其左侧的矩形区域MNPQ存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场．该磁场区域也以大小为v0的速度匀速地向右运动，当金属杆刚进入磁场时，杆中产生的感应电动势的大小为（）A．0 B．Bdv0C．2Bdv0 D．4Bdv0解析：金属杆进入磁场时，金属杆与磁场的相对速度为2v0，则杆中产生的感应电动势为E＝2Bdv0，故选C.答案：C高考真题体验考点1楞次定律的应用1．如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（）A．顺时针，顺时针 B．顺时针，逆时针C．逆时针，顺时针 D．逆时针，逆时针解析：线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出，则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流为顺时针．故选A.答案：A2．汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（）A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同解析：线圈1、2中通入顺时针方向电流，由右手螺旋定则可知磁场方向竖直向下，A错误；汽车进入线圈1过程中，通过汽车向下的磁通量增大，由楞次定律和右手螺旋定则可得感应电流方向为adcba方向，B错误；汽车离开线圈1过程中，通过汽车向下的磁通量减小，由楞次定律和右手螺旋定则可得感应电流方向为abcda，C正确；汽车进入线圈2过程中，感应电流的效果阻碍汽车的运动，汽车所受安培力方向与速度方向相反，D错误．答案：C考点2法拉第电磁感应定律的简单应用3．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘．现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动，O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则（）A．φO>φC B．φC>φAC．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φC解析：OA段切割磁感线产生感应电动势，且未构成闭合回路，不产生感应电流，所以由右手定则可知，φO>φA，AC段不切割磁感线，故φA＝φC，A正确．答案：A4．如图，相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连，处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v.则导体棒ab所受的安培力为（）A.eq\f(B2d2v,R)，方向向左B.eq\f(B2d2v,R)，方向向右C.eq\f(B2L2v,R)，方向向左D.eq\f(B2L2v,R)，方向向右解析：导体棒ab切割磁感线在电路部分的有效长度为d，故感应电动势为E＝Bdv，回路中感应电流为I＝eq\f(E,R)，根据右手定则，判断电流方向为b流向a.故导体棒ab所受的安培力为F＝BId＝eq\f(B2d2v,R)，方向向左，故选A.答案：A考点3自感5.如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡．开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光．断开开关（）A．P与Q同时熄灭B．P比Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭解析：断开开关瞬间，线圈中会产生很强的自感电动势，与P构成闭合回路，通过P的电流比开始P微亮时大，所以P闪亮后再熄灭，而Q中没有电流流过，直接熄灭，D正确，A、B、C错误．答案：D考点4电磁感应中的图像问题6．（多选）如图，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定滑轮，绳的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块．线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场上下边界水平．在t＝0时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场．运动过程中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平．以向上为速度的正方向，下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是（）解析：线框在减速进入磁场的过程中，对线框受力分析，根据牛顿第二定律有mg＋eq\f(B2L2v,R)－T＝ma，对物块受力分析，根据牛顿第二定律有T－Mg＝Ma，联立解得a＝eq\f(B2L2v,M＋mR)－eq\f(M－m,M＋m)g，则随着速度的减小，加速度不断减小，B错误；结合B项分析可知，若匀强磁场区域高度与线框宽度相等且物块质量与线框质量相等，则线框在磁场中一直做加速度逐渐减小的减速运动，出磁场后匀速运动，则A选项的图像可能正确；若匀强磁场区域高度大于线框宽度且物块质量与线框质量相等，则线框进磁场和出磁场阶段均做加速度逐渐减小的减速运动，完全在磁场中运动时不受安培力，做匀速运动，完全出磁场后，也做匀速运动，则C选项的图像可能正确；D选项的图像中线框出磁场后匀加速，说明物块质量大于线框质量，但在此情况下，结合B项分析可知，存在第二段匀速阶段时，不会存在第三段减速阶段，D错误．答案：AC7．如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN所受的安培力F及其加速度a、速度v、电流I，随时间t变化的关系图像可能正确的是（）解析：根据题意，设导体棒的电阻为R，导轨间距为L，磁感应强度为B，导体棒速度为v时，受到的安培力为F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)，可知F∝v，由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度为a＝eq\f(mgsinθ－F,m)＝gsinθ－eq\f(B2L2v,mR)，可知，随着速度的增大，导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时，导体棒开始做匀速直线运动，则v­t图像的斜率逐渐减小直至为零时，速度保持不变，由于安培力F与速度v成正比，则F­t图像的斜率逐渐减小直至为零时，F保持不变，故A正确，B、C错误；根据题意，由公式可得，感应电流为I＝eq\f(BLv,R)，由数学知识可得eq\f(ΔI,Δt)＝eq\f(BL,R)·eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(BLa,R)，由于加速度逐渐减小，则I­t图像的斜率逐渐减小，故D错误．故选A.答案：A考点5电磁感应的综合应用8．（多选）如图，两条“”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B.将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好．ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L.导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g.两棒在下滑过程中（）A．回路中的电流方向为abcdaB．ab中电流趋于eq\f(\r(3)mg,3BL)C．ab与cd加速度大小之比始终为2∶1D．两棒产生的电动势始终相等解析：对两棒分别由右手定则知电流方向为abcda，A正确．导轨倾角θ＝30°，对ab棒沿左导轨面方向由牛顿第二定律有2mgsinθ－2BILcosθ＝2ma1，对cd棒沿右导轨面方向由牛顿第二定律有mgsinθ－BILcosθ＝ma2，由以上两式比较得a1＝a2，C错误．两棒加速度大小始终相等，所以速率始终相等，因磁感应强度不同，所以两棒产生的电动势不相等，D错误．稳定后，两棒各自沿左、右导轨面向下做匀速运动，对ab棒沿左导轨面方向由力的平衡条件有2BILcosθ＝2mgsinθ，可得I＝eq\f(\r(3)mg,3BL)，B正确．答案：AB9．如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图．在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦．已知磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R.开关闭合前电容器的电荷量为Q.（1）求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；（2）求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；（3）在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线．解析：（1）开关闭合前电容器的电荷量为Q，则电容器两极板间电压U＝eq\f(Q,C)开关闭合瞬间，通过导体棒的电流I＝eq\f(U,R)解得闭合开关瞬间通过导体棒的电流为I＝eq\f(Q,CR).（2）开关闭合瞬间由牛顿第二定律有BIL＝ma将电流I代入解得a＝eq\f(BQL,CRm).（3）由（2）中结论可知，随着电容器放电，所带电荷量不断减少，所以导体棒的加速度不断减小，其v­t图线如图所示．答案：（1）eq\f(Q,CR)（2）eq\f(BQL,CRm)（3）图见解析10．如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导