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（人教版·新教材）

题组1　交变电流的产生 1．(2026·浙江宁波市期末)下列图像不属于交变电流的是(　　) 解析：选D。交变电流的方向随时间做周期性变化，A、B、C图中电流均为交变电流，故A、B、C不符合题意；D图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D符合题意。 2.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。 3．(多选)如图所示，下列线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是(　　) 解析：选AD。A、D中线圈均沿垂直于磁场的转轴转动，故可以产生交变电流，故A、D正确；根据E＝BLv，可知B中产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；C中回路磁通量不变，没有感应电流，故C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，该时刻线圈磁通量为零，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。 5．如图所示，两圆弧形磁极之间放置一矩形线圈，其中A、B为线圈引出的两个接线端，线圈可绕OO′轴转动。下列说法正确的是(　　) A．线圈处于非匀强磁场中 B．图示位置穿过线圈的磁通量不为零 C．通电后线圈左右两边所受安培力相同 D．若线圈在外力作用下转动，则A端电势始终低于B端 解析：选A。两圆弧形磁极之间的磁场是非匀强磁场，故A正确；根据对称性结合磁通量的公式可知，题图所示位置穿过线圈的磁通量为零，故B错误；通电后线圈两边安培力方向不同，故C错误；若线圈在外力作用下转动，产生交变电流，A端电势可能高于B端，故D错误。 6．(多选)(2026·四川成都市期中)某风力发电机的原理如图所示，在图示位置时线圈ABCD所在平面与磁感线平行，线圈所处空间可视为匀强磁场，AB、CD边通过滑环分别与电刷E、F相连，则线圈ABCD转至图示位置时(　　) A．穿过线圈的磁通量最小 B．穿过线圈的磁通量的变化率最大 C．流过电阻R的电流方向为右→左 D．AB边受到的安培力方向垂直于线圈平面向下 解析：选AB。线圈转至题图所示位置时穿过线圈的磁通量为零，而磁通量的变化率最大，故A、B正确；由右手定则可知，此时电流方向为DCBA，则流过电阻R的电流方向为左→右，故C错误；由左手定则知，AB边受到的安培力方向垂直于线圈平面向上，故D错误。 题组2　交变电流的变化规律 7．(多选)如图所示，形状或转轴位置不同，但面积均为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，则下列说法正确的是(　　) 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。题图所示位置均为中性面位置，线圈从题图所示位置开始计时，均绕垂直于磁场的轴匀速转动，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 8．(2026·陕西咸阳市期中)图甲为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按正弦规律变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．t＝0.1 s时，通过线圈的磁通量最大 B．t＝0.2 s时，线圈中的电流改变方向 C．t＝0.1 s时，产生的感应电动势为零 D．t＝0.2 s时，发电机线圈中的电流为最大 解析：选D。由题图乙可知，t＝0.1 s和t＝0.2 s时通过线圈的磁通量均为零，感应电动势最大，感应电流最大，线圈垂直于中性面，线圈中的电流不改变方向，故A、B、C错误，D正确。 9．(多选)(2026·天津滨海新区期中)图甲为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙为通过线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系图像，下列说法正确的是(　　) A．t1、t3时刻线圈处于中性面位置 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图甲所示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图甲所示位置时，感应电流方向为A→B→C→D→A 解析：选AC。由题图乙知线圈在t1、t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，故t1、t3时刻线圈处于中性面处，故A正确；在t2、t4时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故B错误；线圈转到题图甲所示位置时，穿过线圈中的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C正确；线圈ABCD沿逆时针方向转动，根据右手定则可判断当线圈转动到题图甲所示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D，故D错误。 10．一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，则下列说法正确的是(　　) 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，磁通量为零，但磁通量变化率最大，故A错误，B正确；t＝0.02 s 时刻，磁通量最大，磁通量变化率最小，则感应电动势应为0，故C、D错误。 11．(2026·湖北武汉市一模)数据显示，中国风电累计吊装容量占全球装机近一半、世界第一。某时刻在一风力发电机内部的线圈abcd位置如图乙所示。已知风机叶片转动的圆面半径约为50 m，平均风速约为8 m/s，空气密度约为1.2 kg/m3，风能转化为电能的效率为40%。稳定发电期间，线圈转速为1 500 r/min，π取3.14。下列说法正确的是(　　) A．该时刻线圈中电流方向是abcd B．该时刻线圈磁通量的变化率为零 C．稳定发电期间，发电机平均发电功率约为960 kW D．稳定发电期间，1 s内线圈中电流方向改变100次 解析：选C。根据右手定则可知该时刻线圈中电流方向是adcb，故A错误；该时刻线圈切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，线圈磁通量的变化率最大，故B错误；设Δt时间内，通过扇叶转动的圆面的空气质量m＝ρ·πr2·vΔt，则一台风力发电机平均发电功率P＝＝πηρr2v3，代入数据可得P≈965 kW，960 kW与其接近，故C正确；线圈经过中性面时电流方向发生改变，风车每转一圈，经过中性面两次，线圈中电流方向改变两次，则n＝1 500 r/min＝25 r/s，故1 s内线圈中电流方向改变25×2＝50次，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $