新教材2025版高中物理第二章电磁感应及其应用章末素养培优学生用书教科版选择性必修第二册

章末素养培优二核心素养(一)——物理观念“三定则肯定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合推断电流四周的磁感线方向推断通电导线在磁场中所受的安培力方向推断导体切割磁感线时产生的感应电流方向推断回路中磁通量改变时产生的感应电流方向因果关系因电而生磁(I→B)因电而受力(I、B→F安)因动而生电(v、B→I感)因磁通量改变而生电(ΔΦ→I感)例1(多选)如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的金属棒ab的运动状况可能是(两导线圈共面放置，且金属棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动例2(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大)()A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动核心素养(二)——科学思维一、“轨道＋单杆”模型情景示例水平放置的平行光滑导轨，间距为L，左侧接有电阻R，导体棒初速度为v0，质量为m，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计，从起先运动至停下来求电荷量q－BIL·Δt＝0－mv0，q＝IΔt，q＝mv求位移x－B2L2vRΔt＝0－mv0，x＝应用技巧初、末速度已知的变加速运动，在动量定理列出的式子中q＝IΔt，x＝vΔt；若已知q或x也可求末速度例3如图甲所示，固定放置在水平桌面上的两根足够长的光滑金属导轨间的距离为L＝1m．质量m＝1kg的直导体棒放在导轨上，且与导轨垂直．导轨左端与阻值R＝4Ω的电阻相连，其余电阻不计，整个装置放在竖直向上的匀强磁场内，磁感应强度B＝2T．在t＝0时，一水平向右的恒定拉力F垂直作用于直导体棒，使直导体棒由静止起先向右做直线运动，图乙是描述导体棒运动过程的v­t图像(设导轨足够长)．求：(1)拉力F的大小；(2)t＝1.6s时，导体棒的加速度大小a；(3)前1.6s内导体棒的位移大小x.二、“轨道＋双杆”模型光滑轨道＋双杆示意图平行光滑轨道，垂直轨道放置两根金属杆，使杆1以初速度v0向右运动．动力学观点导体棒1受安培力的作用做加速度减小的减速运动，导体棒2受安培力的作用做加速度减小的加速运动，最终两棒以相同的速度做匀速直线运动动量观点系统动量守恒能量观点棒1动能的削减量＝棒2动能的增加量＋焦耳热例4(多选)如图所示，两电阻可以忽视不计的平行金属长直导轨固定在水平面上，相距为L，另外两根长度为L、质量为m、电阻为R的相同导体棒垂直静置于导轨上，导体棒在长导轨上可以无摩擦地滑动，导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，某时刻使导体棒a获得大小为v0、水平向右的初速度，同时使导体棒b获得大小为2v0、水平向右的初速度，下列结论正确的是()A．该时刻回路中产生的感应电动势为3BLv0B．该时刻导体棒a的加速度为BC．当导体棒a的速度大小为3v02时，导体棒D．运动过程中通过导体棒a电荷量的最大值qm＝mv章末素养培优例1解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，即感应电流的磁场垂直于纸面对里，由楞次定律可知有两种状况：一是M中有顺时针方向渐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使ab向右减速运动；二是M中有逆时针方向渐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速运动．综上所述，B、C正确．答案：BC例2解析：当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以推断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，A错误，C正确．同理可推断B正确，D错误．答案：BC例3解析：(1)导体棒的运动速度为v时产生的电动势E＝BLv，闭合回路中的感应电流I＝E导体棒所受安培力FA＝BIL＝B由题图乙可知，当速度v＝10m/s时拉力F＝FA，得F＝10N.(2)由题图乙知，t＝1.6s时，v＝8m/s，由牛顿其次定律有F－B2L2vR＝ma(3)在导体棒的速度为随意值v的一段极短时间Δt内，发生位移Δx，安培力的冲量ΔI＝－B2L2vR·Δ则前1.6s内安培力的总冲量I＝－B2由动量定理有Ft－B2L2Rx＝答案：(1)10N(2)2m/s2(3)8m例4解析：依据右手定则可知两根导体棒切割磁感线产生的感应电动势方向相反，故该时刻回路中产生的感应电动势E＝BL·2v0－BLv0＝BLv0，A错误；在该时刻，回路中的感应电流I＝ER＝BLv02R，导体棒a所受安培力大小F＝BIL＝ma，可得a＝B2L2v02mR，B正确；由