第3章 第2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）

1．(2026·甘肃庆阳市期末)一台发电机产生余弦式电流，发电机电动势的峰值Em＝120 V，内阻r＝10 Ω，当其与电阻R＝20 Ω的电阻丝相连，则电阻丝的热功率是(　　) A．140 W B．160 W C．280 W D．320 W 解析：选B。发电机电动势的有效值E有效＝＝ V，电路总电阻R总＝30 Ω，电流有效值I有效＝，电阻丝的热功率P＝I·R，联立解得P＝160 W。 2．电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。合上开关S后，通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示，则(　　) A．通过R1的电流有效值是1.2 A B．R1两端的电压有效值是6 V C．通过R2的电流最大值是1.2 A D．R2两端的电压最大值是6 V 解析：选B。从题图2可以看出，通过R1电流的有效值I＝＝ A＝0.6 A，R1两端电压的有效值UR1＝IR1＝0.6×10 V＝6 V，故A错误，B正确；根据电路图可知两电阻串联，即电流相同，从题图2可以看出，通过R2电流的最大值为0.6 A，故C错误；通过R2两端的电压最大值UR2＝ImaxR2＝0.6×20 V＝12 V，故D错误。 3．一交变电流的电流i随时间t变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为2 Ω，则下列说法正确的是(　　) A．该交变电流的周期为4 s B．该交变电流的有效值为5 A C．该闭合回路的热功率为150 W D．该闭合回路一个周期内产生的总热量为600 J 解析：选C。由题图可知该交变电流的周期为0.04 s，故A错误；设该交变电流的有效值为I，根据有效值定义可得I2RT＝R＋(10 A)2R，解得I＝5 A，故B错误；该闭合回路的热功率P＝I2R＝150 W，故C正确；该闭合回路一个周期内产生的总热量Q＝I2RT＝6 J，故D错误。 4．如图所示，闭合开关后，R＝5 Ω的电阻两端的交流电压为u＝50sin (10πt) V，电压表和电流表均为理想交流电表，则(　　) A．该交流电周期为0.02 s B．电压表的读数为100 V C．电流表的读数为10 A D．电阻的电功率为1 kW 解析：选C。该交流电的周期T＝＝ s＝0.2 s，故A错误；电压表读数为交流电的有效值，即U＝ V＝50 V，B错误；电流表的读数I＝＝ A＝10 A，C正确；电阻的电功率P＝IU＝10×50 W＝500 W，D错误。 5．(多选)一台小型发电机的示意图如图甲所示，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为4 Ω，外接灯泡的电阻为8 Ω，则(　　) A．电压表的示数为6 V B．瞬时电动势的表达式为e＝6sin (100πt) V C．在t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量最小 D．发电机的输出功率为2 W 解析：选BD。由题图乙可知，电动势有效值E＝ V＝6 V，电压表测的是有效值，则示数U＝E＝4 V，故A错误；由题图乙可知，电动势的最大值为6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为e＝Emsin t＝6sin (100πt) V，故B正确；在t＝0.01 s时，电动势为0，此时穿过线圈的磁通量最大，故C错误；灯泡消耗的功率P＝＝2 W，故发电机的输出功率为2 W，故D正确。 6．(多选)(2026·辽宁丹东市期末)如图所示，有一边长为20 cm的单匝正方形闭合金属线圈，线圈上的转轴OO′平行于ac边且距ac边为5 cm。空间中充满了垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2 T。若线圈绕转轴OO′匀速转动的角速度为50 rad/s，则下列说法正确的是(　　) A．线圈产生交流电压的有效值为2 V B．线圈产生交流电压的有效值为 V C．线圈转动过程中产生电压最大值为3 V D．线圈转动过程中产生电压最大值为4 V 解析：选AD。线圈旋转产生的感应电动势E＝B·＝B·ωLacLcdsin ωt＝4sin (50t) V，则线圈产生交流电压的最大值Emax＝4 V，线圈产生交流电压的有效值E有效＝＝2 V。 7．如图甲所示，在水平向右的匀强磁场中，匝数为100匝的矩形线圈绕与线圈平面共面的竖直轴匀速转动，从线圈转到某一位置开始计时，线圈中的瞬时感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．e＝0时，穿过线圈的磁通量为零 B．线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值为×10-4 Wb C．瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为e＝22sin V D．t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为30° 解析：选B。由题图乙可知，线圈转动周期为0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，由e＝22sin (100πt＋φ) V知，当t＝0时e＝11 V，可得φ＝，则瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为e＝22sin (100πt＋)V，当t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为60°，当e＝0时，穿过线圈的磁通量不为零，故A、C、D错误；线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值Φm＝BS＝＝×10-4 Wb，故B正确。 8．(多选)(2026·湖北孝感市期中)如图所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)、磁感应强度为B的匀强磁场。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法正确的是(　　) A．转动过程中电流表的示数为 B．从图示位置起转过圈的时间内产生的平均感应电动势为nπBr2 C．从图示位置起转过圈的时间内负载电阻R上产生的热量为 D．从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为 解析：选AC。转速为n，则ω＝2πn，S＝πr2，最大感应电动势Em＝BSω，因只有一半区域内有磁场，由有效值的计算公式可得T＝··，则有效值E＝＝，则电流表的示数I＝＝，故A正确；从题图所示位置转过圈时磁通量的变化量ΔΦ＝BS＝Bπr2，所用的时间Δt＝＝，则平均电动势＝＝2nπBr2，I′＝，负载电阻R上产生的热量Q＝I′2RΔt＝，通过负载电阻R的电荷量q＝Δt＝×＝，故C正确，B、D错误。 9．(8分)某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴OO′匀速转动，角速度为ω。已知线圈的匝数为n，ab边长为L1，bc边长为L2，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表。求： (1)线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q；(4分) (2)发电机正常工作时，交流电压表的示数U。(4分) 解析：(1)根据题意，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势＝n 电流I＝ 通过电阻R的电荷量q＝IΔt 联立解得通过电阻R的电荷量 q＝n＝n。 (2)根据题意可知，最大的感应电动势Em＝nBSω 交变电流的最大值Im＝ 则电压表示数U＝＝。 答案：(1)n　(2) 10．(10分)(2025·江苏扬州新华中学模拟)如图所示，N＝10匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，使线圈绕垂直于磁感线的轴OO′以转速n＝6 000 r/min匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求： (1)t＝0时感应电流的方向；(回答：顺时针或者逆时针)(2分) (2)感应电动势的瞬时值表达式；(4分) (3)从图示位置转过30°的过程中流过电阻R的电荷量。(4分) 解析：(1)根据右手定则可知，t＝0时感应电流沿顺时针方向。 (2)转速n＝6 000 r/min＝100 r/s 角速度ω＝2πn＝200π rad/s 感应电动势的最大值 Em＝NBSω＝NBl1l2ω＝40π V 感应电动势的瞬时值表达式 e＝Emcos ωt 即e＝40πcos (200πt) V。 (3)从题图所示位置转过30°的过程中，磁通量变化量 ΔΦ＝Bl1l2sin 30°＝0.01 Wb 由＝N ＝ q＝·Δt 联立可得从题图所示位置转过30°的过程中流过电阻R的电荷量q＝0.01 C。 答案：(1)顺时针　(2)e＝40πcos (200πt) V (3)0.01 C 学科网（北京）股份有限公司 $