第3章 第1节 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（教科版·新教材）

题组1　交变电流的产生 1．(多选)关于中性面，以下说法正确的是(　　) A．中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面 B．中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面 C．中性面就是线圈内感应电动势为零的面 D．中性面就是线圈内感应电动势最大的面 解析：选BC。中性面就是穿过线圈的磁通量最多的面，A错误；线圈通过中性面时感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为零，就是磁通量的变化率为零，因此中性面就是线圈中磁通量的变化率为零的面，也是线圈内感应电动势为零的面，B、C正确，D错误。 2．电子线路中的电流随时间变化的关系图像如图所示，下列关于这四幅图的说法正确的是(　　) A．图甲和图丁表示的电流是直流 B．图乙和图丙表示的电流是正弦式交变电流 C．图甲表示的是交变电流，图乙表示的是直流 D．图甲和图丙表示的是正弦式交变电流 解析：选C。大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，直流是指电流方向不发生变化的电流。题图甲的电流大小不变，方向改变，是交变电流，但不是正弦式交变电流；题图丙的电流大小和方向做周期性变化，是正弦式交变电流；题图丁的电流大小和方向都随着时间做周期性变化，是交变电流，但不是正弦式交变电流；题图乙的电流大小变化，但方向不变，是直流；故C正确，A、B、D错误。 3．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是(　　) A．图示位置为中性面 B．回路中产生稳恒直流电 C．t＝时，电流方向将发生改变 D．t＝时刻穿过线框的磁通量为0 解析：选A。题图所示位置磁场方向与线框平面垂直，磁通量最大，为中性面，故A正确；回路中产生的是交流电，感应电动势e＝Emsin ωt＝B0L2sin t，线圈经过中性面时，电流方向改变，故t＝时，电流方向发生改变，此时磁通量最大，t＝时，e最大，此时电流方向不改变，故B、C、D错误。 4．(2026·福建龙岩市期末)一款高空风车的发电模块原理图如图所示，两磁极间的磁场可近似视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则(　　) A．该时刻线圈ab中的电流最大 B．风力增大，线圈ab的感应电动势变小 C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变一次 D．风车发电的原理是电流的磁效应 解析：选A。由题图可知，该时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则该时刻线圈ab中的电流最大，故A正确；风力增大，风车转动得越快，则线圈的角速度越大，根据Em＝NBSω可知，感应电动势变大，故B错误；风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变两次，故C错误；风车发电是利用了电磁感应原理，故D错误。 题组2　交变电流的变化规律 5．(多选)如图所示，形状或转轴位置不同、面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，下列说法正确的是(　　) 　 A．感应电动势的最大值都相同 B．感应电动势的瞬时值不同 C．感应电动势的最大值不同 D．感应电动势的瞬时值都相同 解析：选AD。题中图示位置为中性面位置，线圈从题中图示位置开始计时，产生的感应电动势e＝BSωsin ωt，可知感应电动势的最大值和瞬时值与线圈形状无关，与轴的位置无关，即题图中四个线圈产生的感应电动势的最大值、瞬时值都相同。 题组3　交变电流的图像 6．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t1时刻穿过线圈的磁通量最大 B．t2时刻穿过线圈的磁通量为0 C．t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大 D．每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直 解析：选C。t1时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量最小，A错误；t2时刻感应电动势为零，线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，B错误；t3时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，C正确；每当电流方向变化时，线圈平面与磁场垂直，即线圈转到中性面位置，D错误。 7．图示为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线OO′转动。已知在t＝0时刻，线框的平面与磁场方向垂直(即图示位置)，并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流从e到f为正，则下列i-t图像正确的是(　　) 解析：选C。线圈在t＝0时刻，线圈处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，产生的感应电流为零，根据楞次定律和安培定则可知，在前时间内，形成的电流由a指向b，故流过电阻的电流由f到e，与规定的正方向相反。 8．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．t1、t3时刻线圈产生的电动势最大 B．t1、t3时刻线圈位于中性面 C．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变 D．线圈每转一周，电流的方向就改变一次 解析：选B。t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面位置，而磁通量的变化率等于零，则电动势为0，故A错误，B正确；t2、t4时刻磁通量为零，线圈转到与中性面垂直的位置，此时电动势最大，电流方向不变，故C错误；线圈每转一周，两次经过中性面，电流方向改变两次，故D错误。 9．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示。下列说法正确的是(　　) A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大 D．该线圈产生的相应感应电动势的图像如图乙所示 解析：选B。由题图甲可知，t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面位置，t＝0.01 s时刻，磁通量为0，但磁通量变化率最大，故A错误，B正确；t＝0.02 s时刻，感应电动势应为0，故C、D错误。 10．如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)。若从如图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内的感应电流随时间变化的图像是(　　) 解析：选A。由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，且是从中性面开始进行的，所以产生的仍然是正弦式交变电流，只是最大值为线圈全部在磁场中匀速转动情况下产生的感应电流最大值的一半，B、C错误；再由楞次定律可以判断出开始计时的一段时间内，感应电流方向与选定的正方向相反，A正确，D错误。 11．(6分)有一10匝的正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示。垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。 (1)该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？(4分) (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(2分) 解析：(1)交变电流的电动势最大值 Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝2π V 电流最大值Im＝＝ A＝2π A。 (2)线框从题图位置转过60°时，感应电动势 e＝Emsin 60°＝π V。 答案：(1)2π V　2π A　(2)π V 学科网（北京）股份有限公司 $