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课件（人教版·新教材）

分层训练 能力提升 1 基础对点练 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 B　 4 5 6 7 8 1 9 2 3 分层训练 能力提升 C　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：由题图可知该交变电流的周期为0.04 s，故A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 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 AD　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 4．(2026·黑龙江齐齐哈尔市期末)交流发电机的示意图如图甲所示，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的轴OO′沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间按正弦函数的规律变化，如图乙所示。发电机线圈电阻r＝5 Ω，外电路接R＝95 Ω的定值电阻，电流表可视为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．理想电流表的示数为2.2 A B．电动势的瞬时值表达式为e＝220sin (50πt) V C．产生的交变电流的频率为100 Hz D．线圈经过图甲所示位置时，产生的电动势为220 V A　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 5．(2026·江西新余市期末)交流发电机的示意图如图甲所示，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，电阻R＝5 Ω，线圈电阻、电流表内阻不计。从图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．电阻R中的电流方向每秒钟变化50次 B．t＝0.005 s时刻电流表示数为2 A C．图甲中线圈位置为中性面，感应电动势最小 D．线圈转动的角速度为50 rad/s B　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：由题图乙可知交流电的周期为0.02 s，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，故A错误； 题图甲中线圈位置垂直于中性面，此时磁通量最小，感应电动势最大，故C错误； 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 B　 综合提升练 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 7．(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(　　) AC　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 8．(8分)如图甲所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)求穿过线圈的磁通量最大值Φm，线圈转到什么位置时取得此值。(2分) 解析：当线圈平面与磁场方向垂直(即中性面位置)时，磁通量取得最大值，其最大值 Φm＝BS＝0.048 Wb。 答案：0.048 Wb　线圈平面与磁场方向垂直(即中性面位置) (2)求线圈产生的感应电动势最大值Em，线圈转到什么位置时取得此值。(2分) 解析：线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值 其最大值Em＝NBSω＝480π V。 答案：480π V　线圈平面与磁感线平行 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：线圈从题图所示位置(与磁场方向平行，感应电动势最大的位置)开始转动， 感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝480πcos (100πt) V 图像如图所示。 (3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图像。(a→b方向为感应电流正方向)(4分) 答案：e＝480πcos (100πt) V　图见解析 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 9．(9分)(2026·重庆江北区期中)小型交流发电机的示意图如图所示，线圈绕垂直于匀强磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，匀强磁场磁感应强度大小为B，线圈匝数为N，面积为S，线圈的总电阻为r，外接电阻为R, V为理想交流电压表。在t＝0时，穿过线圈的磁通量为零。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)写出该发电机产生的电动势瞬时值表达式。(3分) 解析：交流发电机产生的电动势最大值Em＝NBSω 在t＝0时，穿过线圈的磁通量为零，电动势最大，电动势随时间的变化关系式为e＝Emcos ωt 即e＝NBSωcos ωt。 答案：e＝NBSωcos ωt　 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)求交流电压表的示数。(3分) 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 (3)从t＝0时刻开始线圈转过30°的过程中，求通过电阻R的电荷量。(3分) 4 5 6 7 8 9 2 3 1 分层训练 能力提升 $