第2章 专题提升课7 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　电磁感应中的图像问题 1．(2026·广东湛江市期中)如图所示，在直径为2r的圆形区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场，有一边长为2r的正方形金属线框，线框右侧边恰好与圆形区域左侧相切，现使线框匀速向右运动，并保持线框bc边始终在虚线上，从线框开始进入磁场区域到完全离开过程中，以顺时针为正方向，电流随时间变化的图像可能正确的是(　　) 解析：选D。对线框，根据法拉第电磁感应定律有e＝Blv，又l＝2，根据欧姆定律有i＝，联立可得i＝，由表达式可知电流的变化不满足一次函数，再结合楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流的方向为逆时针，离开磁场时感应电流的方向为顺时针，故D正确。 2．(多选)矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示(规定磁感应强度的方向垂直于导线框平面向里为正方向)，在前4 s时间内，流过导线框的电流(规定顺时针方向为正方向)与导线框ad边所受安培力(规定向左为正方向)随时间变化的图像可能是图中的(　　) 解析：选AC。由题图可知前1 s内，原磁场垂直于导线框平面向外，且线性减小，线框产生的感应电流为逆时针方向，大小不变，同理可得，在1 s到2 s时间内，线框上的感应电流为逆时针方向，大小不变，在2 s到3 s时间内，线框上的感应电流为顺时针方向，大小不变，在3 s到4 s内，线框产生的感应电流为顺时针方向，大小不变，故A正确，B错误。在前2 s时间内，ad边中电流方向由a向d，前1 s内，磁感应强度B垂直于导线框平面向外且线性减小，根据左手定则得，ad边所受安培力向左且线性减小，在1 s到2 s时间内，磁感应强度B垂直于导线框平面向里且线性增大，则ad边所受安培力向右且线性增大；在2 s到4 s时间内，ad边中电流方向由d到a，2 s到3 s时间内，磁感应强度B垂直于导线框平面向里且线性减小，则ad边所受安培力向左且线性减小，在3 s到4 s内，磁感应强度B垂直于导线框平面向外且线性增大，则ad边所受安培力向右且线性增大，故C正确，D错误。 题组2　电磁感应中的电路问题 3．如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有直线边界(图中竖直虚线)的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为(　　) A．BRv　　　　　　　 B．BRv C．BRv D．BRv 解析：选D。设整个圆环的电阻为r，圆环位于题图所示位置时，电路的外电阻即磁场外的部分的电阻是圆环总电阻的，而在磁场内切割磁感线的有效长度是R，其相当于电源，感应电动势E＝B·R·v，由右手定则可知a点电势高于b点电势，根据闭合电路欧姆定律可得Uab＝E＝BRv，D正确。 4．(2026·河北邢台市期末)市面上部分手机具备NFC功能，开启NFC功能后手机可充当门禁卡使用。当开启NFC功能的手机靠近门禁时，门禁与手机间可通过电磁感应现象进行数据交换，其原理可简化为图甲所示。其中矩形线框abcd的匝数n＝100，线框面积S＝5 cm2，线框的总电阻为0.05 Ω，线框外接一个阻值为0.45 Ω的定值电阻，其余部分的电阻不计。矩形线框所处匀强磁场的磁感应强度大小B随时间t变化的规律如图乙所示(以垂直于纸面向里为正方向)。下列说法正确的是(　　) A．0.1 s时线框中的感应电流方向为c→d→a→b B．0.1 s时线框中的感应电动势为0.5 V C．0.1 s时线框中的感应电流为0.1 A D．0.1 s时定值电阻R两端的电压为0.45 V 解析：选C。根据楞次定律可知，0.1 s时线框中的感应电流方向为b→a→d→c，故A错误；0.1 s时线框中的感应电动势E＝n＝100×5×10－4× V＝5×10－2 V，故B错误；0.1 s时线框中的感应电流I＝＝0.1 A，故C正确；0.1 s时定值电阻R两端的电压U＝IR＝0.045 V，故D错误。 5．(多选)如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好。现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R1＝，S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是(　　) A．通过R1的电流方向为自下而上 B．感应电动势大小为2Br2ω C．理想电压表的示数为 D．理想电流表的示数为 解析：选AD。根据右手定则可知，通过R1的电流方向为自下而上，故A正确；由题意可知，辐条在转动过程中，只有一个长度与半径相等的金属棒转动切割磁感线，所以产生的感应电动势E＝Br2ω，故B错误；由闭合电路欧姆定律可知，回路中总电流I＝＝＝，由电路并联规律可知，理想电流表的示数IA＝·I＝，由欧姆定律可知，理想电压表的示数U＝IAR1＝，故C错误，D正确。 6．如图所示，等腰直角三角形虚线区域内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它高为L，底边在x轴上。纸面内一直角边长也为L的等腰直角三角形导线框沿x轴正方向匀速穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流和位移(i－x)关系的是(　　) 解析：选C。导线框刚进入磁场中时，导线框切割磁感线的有效长度随位移x线性增大，感应电动势E＝，根据欧姆定律可知i＝，结合上述分析可知i∝x，根据右手定则可知，导线框中的电流方向为顺时针，当x＝L时，电流达到I0，导线框进入磁场后，有效切割长度先增大后减小，当x>L时，切割磁感线的有效长度开始减小，电流逐渐减小到0，根据几何知识可知，此时x＝L＋＝L，继续向右运动时，导线框切割磁感线的有效长度反向增大，电流变为逆时针，且电流随位移线性增大，当x＝2L时，反向电流达到最大为－2I0，故C正确。 7．(10分)(2026·云南昆明市期中)MN、PQ为水平放置、间距为1 m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10 V、内阻为0.5 Ω，小灯泡L的电阻为8 Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为2 T，方向与导体棒垂直且与两水平导轨所在平面的夹角θ＝53°，匀质导体棒质量为0.52 kg，阻值为8 Ω。闭合开关S后，导体棒恰好未发生滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，g取10 m/s2，sin 53°＝0.8。 (1)求导体棒受到的安培力的大小。(4分) (2)求此时滑动变阻器接入电路中的电阻大小。(6分) 解析：(1)由题可知，闭合开关S后，导体棒恰好未发生滑动。对导体棒受力分析如图所示 由力的平衡可得F安sin θ＝f f＝μFN F安cos θ＋FN＝mg 联立解得F安＝2 N。 (2)导体棒中的电流I1＝＝1 A 导体棒两端的电压U1＝I1R1＝8 V 由于小灯泡与导体棒并联，因此小灯泡两端的电压 U2＝U1＝8 V 通过小灯泡的电流I2＝＝1 A 滑动变阻器接入电路中的电阻R＝＝0.5 Ω。 答案：(1)2 N　(2)0.5 Ω 8．(10分)饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈(图中仅画出1匝)，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为图甲所示。设线圈的匝数为1 000匝，每匝线圈面积均为S＝10－3 m2，线圈的总电阻r＝0.1 Ω，线圈连接一阻值R＝0.4 Ω的电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变(垂直于纸面向里为正)，其大小按图乙所示的规律变化。 (1)请判定前0.1 s时间内，流经电阻R的电流方向。(2分) (2)求前0.1 s时间内，电阻R产生的焦耳热。(4分) (3)求0.1 s到0.4 s时间内，通过电阻R的电荷量。(4分) 解析：(1)根据楞次定律“增反减同”可知前0.1 s时间内，流经电阻R的电流方向从上到下。 (2)由法拉第电磁感应定律可知， 前0.1 s时间内线圈产生的感应电动势 E1＝nS＝0.2 V 根据闭合电路欧姆定律，则有I1＝＝0.4 A 根据焦耳定律，可得前0.1 s时间内，电阻R产生的焦耳热Q＝IRt＝6.4×10－3 J。 (3)0.1 s到0.4 s时间内，根据法拉第电磁感应定律有 ＝n 根据闭合电路欧姆定律有＝ 则通过电阻R的电荷量q＝·Δt2＝n 解得q＝0.04 C。 答案：(1)从上到下　(2)6.4×10－3 J　(3)0.04 C 学科网（北京）股份有限公司 $