2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册综合复习题 （word版含答案）

选择性必修第二册综合复习题
一、选择题
1．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。我们了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是( )。
A．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕；
B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系；
C．麦克斯韦发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系；
D．赫兹在理论上预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在。
2．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )。
A．电磁波和机械波都要通过弹性介质向外传播；
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波；
C．通过振荡电路发射电磁波的过程，就是向外传递能量的过程；
D．电磁波从真空进入介质，频率要变小。
3．(多选)如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，从上向下看，关于导体环中的感应电流方向和线圈对磁铁作用力，下列说法正确的是( )。
A．感应电流先顺时针后逆时针；
B．感应电流先逆时针后顺时针；
C．线圈对磁铁先排斥后吸引；
D．线圈对磁铁先吸引后排斥。
4．如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率减小，各灯的亮、暗变化情况为( )。
A．灯L1、L2均变亮，灯L3变暗；
B．灯L1、L2、L3均变暗；
C．灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮；
D．灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗。
5．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中( )。
A．穿过线框的磁通量保持不变；
B．线框中感应电流方向保持不变；
C．线框所受安掊力的合力为零；
D．线框的机械能不断增大。
6．(多选)如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1 100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝220sin 100 πt V，电阻R＝44 Ω，电表均为理想交流电表。则下列说法中正确的是( )。
A．交流电的频率为50 Hz；
B．电流表A1的示数为0.2 A；
C．变压器的输入功率为88 W；
D．电压表的示数为44 V。
7．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是( )。
A．Q板的电势高于P板的电势；
B．R中有由b向a方向的电流；
C．若只改变磁场强弱，R中电流保持不变；
D．若只增大粒子入射速度，R中电流增大。
8．在探究变压器的两个线圈的电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，如图所示。线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，线圈b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时，他发现电源过载(电流过大，超过学生电源允许的最大值)。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑，下列采取的措施中，最可能有效的是( )。
A．增大电源电压；
B．适当增加原线圈a的匝数；
C．换一个电阻更小的灯泡；
D．将线圈a改接在学生电源直流输出端。
9．如图所示，abcd是一个质量为m，边长为L的正方形金属线框。如从图示位置自由下落，在下落h后进入磁感应强度为B的磁场，恰好做匀速直线运动，该磁场的宽度也为L。在这个磁场的正下方h＋L处还有一个未知磁场，金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动，则下列说法正确的是( )。
A．未知磁场的磁感应强度是2B；
B．未知磁场的磁感应强度是B；
C．线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL；
D．线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为2mgL。
10．如图所示，A是一边长为L的正方形导线框。虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L。线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L。现维持线框以恒定的速度沿x轴正方向运动。规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正，且在图示位置时为计时起点，则在线框穿过磁场的过程中，磁场对线框的作用力随时间变化的图像正确的是( )。
A B C D
11．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒ab的速度大小为，则棒ab在这一过程中( )。
A．运动的平均速度大小为；
B．下滑位移大小为；
C．产生的焦耳热为qBL；
D．受到的最大安培力大小为sin θ。
12．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，小灯泡A，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )。
A．电源的内阻较大；
B．小灯泡电阻偏大；
C．线圈电阻偏大；
D．线圈的自感系数较大。
二、画图题
13．光电管在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道的路灯自动控制开关。如图为模拟电路，其中A为光控管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连接成为正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果。
三、解答题
14．如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距L＝0.2 m，磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝4.8 Ω，在导轨上有一金属棒ab，其电阻r＝0.2 Ω，金属棒与导轨垂直且接触良好，如图所示，在ab棒上施加水平拉力使其以速度＝0.5 m/s向右匀速运动，设金属导轨足够长。求：
(1)金属棒ab产生的感应电动势；
(2)通过电阻R的电流大小和方向；
(3)金属棒a、b两点间的电势差。
15．长L＝60 cm，质量为m＝6.0×10－2 kg，粗细均匀的金属棒，两端用完全相同的弹簧挂起，放在磁感强度为B＝0.40 T，方向为垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，若不计弹簧重力。
(1)要使弹簧不伸长，求金属棒中电流的大小和方向？
(2)如在金属中通入自左向右、大小为I＝0.20 A的电流，金属棒下降x1＝1.0 cm，若通入金属棒中的电流仍为0.20 A，但方向相反，这时金属棒下降了多少？(g取10 m/s2)
16．人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、风能、煤等燃烧的化学能……)转化为电能。为了合理的利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方。但是，用电的地方往往很远。因此，需要高压输送线路把电能输送到远方。某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220 V，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比各是多少？
17．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10 Ω，线圈位于磁感应强度B＝0.050 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R＝90 Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω＝400 rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求：
(1)线圈中感应电流的最大值；
(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率；
(3)从线圈经过图示位置开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量。
18．在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示，某时刻在xOy平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿y轴负方向、电场强度为E的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于xOy坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度0沿垂直于y轴方向射入该匀强电场中，粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点O且沿OP方向进入第Ⅳ象限。在粒子到达坐标原点O时撤去匀强电场(不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响)，粒子经过原点O进入匀强磁场中，并仅在磁场力作用下，运动一段时间从y轴上的N点射出磁场。已知OP与x轴正方向夹角α＝60°，带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，求：
(1)M、O两点间的电势差U；
(2)坐标原点O与N点之间的距离d；
(3)粒子从M点运动到N点的总时间t。
参考答案
一、选择题
1．B。
解析：奥斯特发现电流的磁效应，故A错误。法拉第发现了电磁感应现象，故B正确。焦耳发现了电流热效应的规律，故C错误。麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选B。
2．C。
解析：电磁波可以在真空中传播，不需要介质，故A错误。空间电场或磁场发生周期性变化，才会在其周围产生电磁波；如果是均匀变化的(电)磁场产生恒定的(磁)电场，不会激发电磁波，故B错误。发射电磁波的过程，就是向外传递能量的过程，故C正确。电磁波从真空进入介质，频率不变，速度减小，波长减小，故D错误。故选C。
3．AC。
解析：从“阻碍磁通量变化”来看，当条形磁铁的中心恰好位于线圈M所在的水平面时，磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈，而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少，所以此时刻穿过线圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流先顺时针后逆时针。
从“阻碍相对运动”来看，线圈对磁铁应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段)，把条形磁铁等效为螺线管，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的，与前一种方法的结论相同。故选AC。
4．D。
解析：输入电压频率减小，对电阻R没影响，灯L1亮度不变；电感线圈特点是通低频阻高频，灯L2的亮度变亮。电容器的特点是通高频阻低频，灯L3变暗一些。故选D。
5．B。
解析：因为磁感应强度随线框下落而减小，所以磁通量也减小，故A错误；因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则感应电流的方向不变，故B正确；感应电流在磁场中受到安培力作用，上框边比下框边始终处于较强的磁场区域，线框所受安掊力的合力向上不为零，故C错误；下落过程中克服安培力做功，机械能转化为内能，机械能减少，故D错误。故选B。
6．ABD。
解析：交流电的周期为T＝＝0.02 s，f＝＝50 Hz，故A正确。原线圈的电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈电压即电压表的示数为44 V，则电流表A2的示数为I2＝＝1 A，电流与匝数成反比，所以电流表A1的示数为I1＝×1 A＝0.2 A，故B、D正确。副线圈的功率P2＝I22R＝1×44＝44 W，所以变压器的输入功率P1＝44 W，故C错误。故选ABD。
7．D。
解析：由左手定则判定，带正电粒子向上偏转至P板，带负电粒子向下偏转至Q板，φP＞φQ，故A错误。R中电流由a到b，故B错误。P、Q两板间电势差U＝Bd，d为P、Q间距，B变化则U变化，从而R中电流也变化，故C错误。变大，则U变大，R中电流变大，故D正确。故选D。
8．B。
解析：为解决电源过载，减小原线圈电流或是减小灯泡功率，由＝可知，增大原线圈匝数，可减小U2即减小灯泡功率，故B正确。增大U1，则U2增加，灯泡功率增大，故A错误。在U2不变的情况下，减小灯泡电阻，则灯泡的功率增加，故C错误。如果用电源直流输出端，由于线圈电阻忽略不计，则电源被短路，故D错误。故选B。
9．C。
解析：设线圈刚进入第一个磁场时速度大小为，则mgh＝m，＝。设线圈刚进入第二个磁场时速度大小为，那么－＝2gh，＝。根据题意还可得到，mg＝，mg＝，整理可得Bx＝B，故A、B错误。穿过两个磁场时都做匀速运动，把减少的重力势能都转化为电能，所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL，故C正确、D错误。故选C。
10．B。
解析：在整个过程中，线框进入和穿出磁场的过程中，只有一边切割磁感线，线框的磁通量一直变化，产生感应电流，根据楞次定律可知，安培力阻碍导体与磁场间的相对运动，则安培力方向一直向左，沿负方向。线框完全在磁场中运动时磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力，F=0，故B正确，A、C、D错误。故选B。
11．B。
解析：分析棒的受力有mgsin θ－＝ma，可见棒ab做加速度减小的加速运动，只有在匀变速运动中平均速度才等于初末速度的平均值，故A错误。设沿斜面下滑的位移为x，则电荷量q＝I·t＝，解得位移x＝，故B正确。根据能量守恒可得，产生的焦耳热等于棒机械能的减少量，则有Q＝mgxsin θ－，故C错误。棒ab受到的最大安培力为，故D错误。故选B。
12．C。
解析：断电的自感现象，断电时电感线圈与小灯泡组成回路，电感线圈储存磁能转化为电能，电感线圈相当于电源，其自感电动势E自＝L，与原电源无关，故A错误。小灯泡电阻偏大，大于线圈电阻，则灯泡电流小于线圈电流，能看到闪亮现象，故B错误。反之线圈电阻偏大，大于灯泡电阻，则线圈电流小于灯泡电流，不能看到闪亮现象，故C正确。无论线圈的自感系数多大，断电时灯泡和线圈的回路电流都是从原来线圈的电流开始减小的的，故D错误。故选C。
二、画图题
13．如图所示。
三、解答题
14．(1)0.05 V；(2)0.01 A，方向是从M通过R流向P；(3)0.048 V。
解析：(1)设金属棒中感应电动势为E，则有E＝BL。
带入数值解得E＝0.05 V。
(2)设通过电阻R的电流大小为I，则有
I＝
带入数值解得I＝0.01 A
方向：从M通过R流向P。
(3)设a、b两点间的电势差为U
Uab＝IR
带入数值解得Uab＝0.048 V。
15．(1)2.5 A，方向向右；(2)1.16 m。
解析：要使弹簧不伸长，则重力应与安培力平衡，所以安培力应向上。根据左手定则可知，电流方向应向右，因mg＝BL1，所以I＝＝2.5 A。
因在金属中通入自左向右、大小为I1＝0.2 A的电流，金属棒下降x1＝1 mm，由平衡条件得：mg＝BI1＋2kx1。
当电流反向时，由平衡条件得：mg＝－BI1＋2kx 2。
解得：x2＝＝1.16 m。
16．；。
解析：输电的线路图如下所示：
已知P＝100 kW，U1＝250 V，P损＝0.05P＝5 kW，则
I1＝＝＝400 A
I2＝＝ A＝25 A
U2＝16U1＝4 000 V
所以
由于U线＝I2R线＝25×8 V＝200 V
U3＝U2－U线＝4 000 V－200 V＝3800 V
所以。
17．(1)3.0 A；(2)405 W；(3)7.5×10－3 C。
解析：(1)线圈产生感应电动势的最大值Em＝nBωab×bc＝300 V
根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值Im＝
解得：Im＝3.0 A。
(2)通过电阻R的电流的有效值I＝
线圈转动过程中电阻R的热功率P＝I2R
解得：P＝405 W。
(3)根据法拉第电磁感应定律有：
根据闭合电路欧姆定律有：
解得：q＝＝7.5×10－3 C。
18．(1)；(2)；(3)＋。
解析：(1)设粒子经过O点的速度为，则cos α＝
对于电子经过电场的过程，根据动能定理有：qU＝m2－
解得：。
(2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，运动轨迹如图所示。
洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：qB＝
解得：R＝
根据几何关系可知，O与N之间的距离d＝R＝。
(3)设粒子在电场中从M点运动至O点所用时为t1，
根据牛顿第二定律可知，粒子在电场中的加速度a＝
粒子通过O点时竖直方向速度y＝，根据运动学公式有：＝at1
解得：t1＝
设粒子在磁场中从O点运动至N点用时为t2，粒子在磁场中运动的周期T＝
t2＝
所以，粒子从M点运动到N点的总时间t＝t1＋t2＝＋。