第2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（人教版·新教材）

题组1　法拉第电磁感应定律的理解和应用 1．(2026·陕西西安市期末)在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定图1所示磁场方向为正。当磁感应强度B随时间t按图2所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是(　　) A．t1时刻，圆环中无感应电流 B．t2时刻，圆环上各点受到的安培力最大 C．t1到t3时间内，圆环中感应电流方向始终沿逆时针方向 D．t3到t4时间内，圆环出现收缩趋势 解析：选A。在t1时刻，磁感应强度最大，但是磁通量的变化率为零，则感应电流为零，故A正确；在t2时刻，磁通量的变化率最大，则感应电流最大，但此时磁感应强度为零，所以圆环上各点受到的安培力为零，故B错误；t1到t2时间内，磁感应强度垂直于圆环向里，磁通量逐渐减小，根据楞次定律可知圆环中感应电流沿顺时针方向，t2到t3时间内，磁感应强度垂直于圆环向外，磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知圆环中感应电流沿顺时针方向，故C错误；t3到t4时间内，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知圆环出现扩张趋势，故D错误。 2．(2026·湖北孝感市期中)如图所示，a、b两个单匝闭合线圈用同样的导线制成，线圈半径ra＝2rb，图示区域内匀强磁场的磁感应强度随时间均匀减小，下列说法正确的是(　　) A．a、b线圈中产生的感应电动势大小之比Ea∶Eb＝1∶1 B．a、b线圈中产生的感应电动势大小之比Ea∶Eb＝4∶1 C．两线圈中感应电流大小之比Ia∶Ib＝1∶1 D．两线圈中感应电流大小之比Ia∶Ib＝4∶1 解析：选B。对任一半径为r的线圈，根据法拉第电磁感应定律可得E＝＝S＝πr2，由于相同，则有E∝r2，因ra＝2rb，故a、b线圈中产生的感应电动势之比Ea∶Eb＝4∶1，故A错误，B正确；根据电阻定律得线圈的电阻R＝ρ＝ρ，可知两线圈电阻之比Ra∶Rb＝ra∶rb＝2∶1，线圈中的感应电流I＝，联立可得Ia∶Ib＝2∶1，故C、D错误。 题组2　导体平动切割磁感线产生的电动势 3.(2026·黑龙江哈尔滨市期末)如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长L＝10 cm的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v＝10 m/s向右运动进入磁感应强度B＝2 T的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，则(　　) A．在线框被拉入磁场的过程中，电流方向为顺时针 B．线框b点电势比a点电势高 C．在线框被拉入磁场的过程中，ab边两端的电压为2 V D．在线框被拉入磁场的过程中，dc边两端的电压为0.5 V 解析：选D。在线框被拉入磁场的过程中，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针，则b点电势比a点电势低，故A、B错误；在线框被拉入磁场的过程中，感应电动势E＝BLv＝2 V，ab边两端的电压U＝E＝1.5 V，dc边两端的电压U′＝E＝0.5 V，故C错误，D正确。 4．如图所示，abcd为水平固定放置的U形导体框，其中bc长为x，bc部分阻值为r，其余部分电阻不计。长为2x、阻值为2r的均匀导体棒MN，始终与导体框接触良好。整个装置处于垂直于纸面的匀强磁场中。现使导体棒以速度v水平向左匀速运动，则导体棒两端的电势差为(　　) A．0.5Bxv　　　　　　　 B．Bxv C．1.5Bxv D．2Bxv 解析： 选C。导体棒以速度v水平向左匀速运动，等效电路如图所示，UMN＝UMP＋UPQ＋UQN，UPQ＝·r＝0.5Bxv，闭合回路之外的电势差为UMP＋UQN＝Bxv，所以导体棒两端的电势差UMN＝UMP＋UPQ＋UQN＝1.5Bxv。 题组3　导体转动切割磁感线产生的电动势 5．(多选)如图所示，半径为l的金属圆环内存在垂直于圆环平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度也为l、电阻为R的直导体棒OA一端位于圆心O，另一端A置于圆环上，导体棒在外力作用下绕圆心O点以角速度ω顺时针匀速转动。圆环上引出导线和直导体棒O端分别与R1＝R、R2＝2R的电阻相连，不计其他电阻，下列说法正确的是(　　) A．回路中的电流方向为c→b B．导体棒产生的感应电动势大小为Bωl2 C．导体棒的输出功率为 D．导体棒产生的电流大小为 解析：选AD。根据右手定则，电流方向为O→A，即c→b，故A正确；导体棒产生的感应电动势大小E＝Blv＝Bωl2，故B错误；导体棒两端的电压U＝E，导体棒的输出功率P＝＝，故C错误；导体棒产生的电流大小I＝＝，故D正确。 6.(多选)(2026·辽宁鞍山市期末)如图所示，一个半径为l的金属圆盘在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动(从左向右观察为顺时针方向)，这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为E，等效内阻为r。下列说法正确的是(　　) A．圆盘发电机产生的是直流电 B．法拉第圆盘发电机的电动势E＝Bω2l C．流过电阻R的电流方向为C→R→D D．电源的输出功率为 解析：选AD。根据法拉第电磁感应定律可得，法拉第圆盘发电机的电动势E＝Bl＝Bωl2，故B错误；圆盘以角速度ω匀速转动，圆盘半径不变，故圆盘发电机产生的是直流电，故A正确；根据右手定则可知，流过电阻R的电流方向为D→R→C，故C错误；电源的输出功率P＝I2R＝2R＝，故D正确。 7．(多选)如图甲所示，矩形虚线区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，规定垂直于纸面向外为磁感应强度的正方向。一个匝数n＝10、边长L＝10 cm、总电阻R＝0.25 Ω的正方形导体线框abcd放置在磁场中，线框有一半在磁场区域内，线框整个过程中始终保持静止，下列说法正确的是(　　) A．2 s时穿过线框的磁通量为0.015 Wb B．2 s时线框中感应电流的方向为顺时针 C．5 s时整个线框受到的安培力方向水平向左 D．5 s时整个线框受到的安培力大小为0.018 N 解析：选BD。根据图像可得2 s时匀强磁场的磁感应强度B2＝0.3 T，可得穿过线框的磁通量Φ＝B2S＝B2·＝1.5×10－3 Wb，故A错误；前4 s内线框中的磁感应强度向外增大，根据楞次定律可得2 s时线框中感应电流的方向为顺时针，故B正确；4 s到6 s线框中的磁感应强度向外减小，根据楞次定律可得5 s时线框中感应电流的方向为逆时针，线框的上、下边框受安培力的合力为零，右边框受安培力水平向右，故C错误；4 s到6 s内根据法拉第电磁感应定律有E＝n＝nS＝n·k＝10×× V＝1.5×10－2 V，电流I＝＝6×10－2 A，5 s时穿过线框的磁感应强度B5＝0.3 T，根据F＝nB5IL，可得F＝10×0.3×6×10－2×0.1 N＝0.018 N，故D正确。 8．(9分)(2026·青海西宁市期中)如图甲所示，N＝20匝的线圈(图中只画了2匝)，电阻r＝2 Ω，其两端与一个R＝18 Ω的电阻相连，线圈内有垂直于纸面向里的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)判断通过电阻R的电流方向。(3分) (2)求线圈产生的感应电动势大小E。(3分) (3)求电阻R两端的电压U和0.1 s时间内产生的焦耳热Q。(3分) 解析：(1)根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所以通过电阻R的电流方向为a→b。 (2)根据法拉第电磁感应定律有E＝N 代入数据解得E＝10 V。 (3)电阻R两端的电压为路端电压，根据分压规律可知U＝E 代入数据解得U＝9 V 根据焦耳定律，0.1 s时间内R产生的焦耳热Q＝t 代入数据解得Q＝0.45 J。 答案：(1)电流方向为a→b　(2)10 V　(3)9 V　0.45 J 9.(10分)(2026·黑龙江哈尔滨市期末)如图所示，水平U形光滑框架宽度为1 m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m＝0.2 kg、电阻R＝0.5 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，方向垂直于框架向上。现用F＝1 N的外力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒向右运动的距离d＝0.5 m时速度达到2 m/s，求此时： (1)ab棒产生的感应电动势的大小；(3分) (2)ab棒所受的安培力；(4分) (3)ab棒的加速度大小。(3分) 解析：(1)当ab棒向右运动的距离d＝0.5 m时速度达到v＝2 m/s，ab棒产生的感应电动势的大小E＝BLv＝0.2×1×2 V＝0.4 V。 (2)根据闭合电路欧姆定律可得通过ab棒的电流大小I＝＝ A＝0.8 A 根据右手定则可知，通过ab棒的电流方向由a→b 此时ab棒受到的安培力大小F安＝BIL＝0.2×0.8×1 N＝0.16 N 由左手定则可知方向水平向左。 (3)根据牛顿第二定律得F－F安＝ma 解得加速度大小a＝4.2 m/s2。 答案：(1)0.4 V　(2)0.16 N，方向水平向左 (3)4.2 m/s2 学科网（北京）股份有限公司 $