人教版（2019）选择性必修第二册第二章水平测评（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修第二册 第二章 水平测评
一、多选题
1．如图甲所示，在竖直方向的磁场中，水平放置一个单匝金属环形线圈，线圈所围面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，规定竖直向上为磁场的正方形，从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i的正方向，则
A．2.5s时i改变方向
B．0.5s的方向为正方向
C．第3s内i的大小为0.04A
D．第1s内线圈的发热功率最大
2．如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线MN的右侧存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场，MN的左侧有一质量为m=0.1kg的矩形线圈bcde，bc边长L1=0.2m，电阻R=2Ω。t=0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过1s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1s，线圈恰好完全进入磁场，在整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示。则（　　）
A．恒定拉力大小为0．05N
B．线圈在第2s内的加速度大小为1m/s2
C．线圈be边长L2=0．5m
D．在第2s内流过线圈的电荷量为0.2C
3．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道，一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（　　）
A．圆环中有感应电流产生
B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高的C处
C．圆环最终停在轨道的最低点B处
D．安培力始终阻碍圆环的运动，以阻碍圆环中的磁通量变化
4．把一块金属板折成U形的金属槽，截面MNPQ（正视图如图所示），放置在方向垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场中，并以速率水平向左匀速运动．一带电微粒从槽口左侧以速度射入，恰能做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)
A．微粒一定带负电
B．微粒的比荷
C．微粒做圆周运动的周期为
D．微粒做圆周运动的半径为
二、单选题
5．一个电热器电阻为R，当通过它的电流为I时，通过时间t产生的热量为Q。若要使它产生的热量为4Q，下列方法正确的是（　　）
A．电阻R不变，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变
B．电阻R减半，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变
C．电阻R不变，电流I不变，通电时间t变为原来的2倍
D．电阻R变为原来的2倍，电流I不变，通电时间t不变
6．如图所示的电路中，带铁芯的线圈L与灯A并联，线圈的电阻远小于灯的电阻，当闭合开关S后灯正常发光。以下说法中正确的是（　　）
A．断开开关S，灯A立即熄灭
B．断开开关S，灯A闪亮一下后熄灭
C．用一个电容器代替线圈L，断开开关S，灯A闪亮一下后熄灭
D．用阻值与线圈相同的电阻取代L接入电路，断开开关S，灯A闪亮一下后熄灭
7．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，一固定的金属线圈abcd有部分处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。线圈中产生的电动势E、电流I、内能Q、线框受到的安培力F与时间t的关系可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，相互垂直的两光滑金属导轨Oa和Ob放在水平面上，导轨所在的空间存在方向竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场．足够长的金属棒cd放置在导轨上，与两导轨的接触点分别为M、N，并且OM=ON=L．现以M点为轴在导轨平面内逆时针转动金属棒，使接触点以恒定的速率 沿Ob移动，则在金属棒转动的过程中(金属棒始终没有脱离导轨)，电路中产生的感应电动势的表达式为
A．E= BLv0 B．E=BLv0 C．E=BLv0 D．BLv0
9．如图所示，两根平行长直、电阻不计的光滑金属轨道，固定在同一绝缘水平面内，间距为d，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一阻值为r的导体棒ab垂直于轨道放置，且与两轨道接触良好，导体棒在水平向右、垂直于棒的拉力F作用下，从静止开始沿轨道做匀加速直线运动，当导体棒速度大小为v时，下列说法正确的是（　　）
A．导体棒ab两端的电压等于
B．此过程中拉力F的大小与运动时间成正比
C．此过程中克服安培力所做的功等于导体棒上产生的焦耳热
D．此过程中拉力F所做的功等于导体棒增加的动能与回路上产生的电能之和
10．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令、、分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则下列正确的是（　　）
A．E1＜E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．E1＜E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向
C．E2＜E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
D．E2＝E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
11．水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略。当变阻器滑动触头向左移动时，两环将（　　）
A．一起向左移动
B．一起向右移动
C．相互靠拢
D．相互分离
12．如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”．在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是
A．过山车进入停车区时其动能转化成电能
B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流
C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速
三、实验题
13．如图图甲所示，一个电阻为R的金属圆环放在磁场中，磁场与圆环所在的平面垂直，穿过圆环的磁通量随时间变化的图象如图乙所示，图中的最大磁通量Φ0和变化的周期T都是已知量．求：
(1)在一个周期T内通过金属环某一横截面的电荷量．
(2)在一个周期T内金属环中产生的热量．
(3)圆环中所产生的交流电的电流有效值．
14．如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材及示意图
（1）在图中用实线代替导线把它们连成实验电路_____
（2）有哪些操作可以使电流表的指针发生偏转①_____②_____．
四、解答题
15．如图所示，光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置，导轨平面倾角θ=30°，导轨下端连接R=0.5的定值电阻，导轨间距L=1m。质量为m=0.5kg、电阻为r=0.1、长为1m的金属棒ab放在导轨上，用平行于导轨平面的细线绕过定滑轮连接ab和质量为M=1kg的重物A，垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，ab开始的位置离虚线距离为x=0.4m，由静止同时释放A及ab，当ab刚进磁场时加速度为零，ab进入磁场运动x’=1m时剪断细线，ab刚要出磁场时，加速度为零，已知重力加速度取g=10m/s2，导轨足够长且电阻不计，ab运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，A离地足够高。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)剪断细线的瞬间，ab的加速度多大？从开始运动到剪断细线的过程中，通过电阻R的电量为多少？
(3)ab在磁场中运动过程中，电阻R中产生的焦耳热为多少？
16．质量为0.5kg的小球竖直向下以8m/s的速度落至水平地面，小球与地面的作用时间为0.2s，再以6m/s的速度反向弹回，则小球与地面碰撞前后的动量变化量和小球受到地面的平均作用力各为多少？（g =10m/s2）
17．如图所示，光滑金属导轨固定在与水平面成θ = 37°的斜面上（斜面未画出），导轨各相邻段互相垂直，导轨顶端接有阻值R = 3Ω的电阻。已知宽轨间距L1 = 1m，宽轨长S1 = 1m，窄轨间距L2 = 0.5m，窄轨长S2 = 2m。pq连线以下区域有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感强度大小B = 2.0T，bp = cq = 0.27m。现有一根长度等于L1，电阻为r = 2Ω 、质量m = 0.2kg的金属棒从宽轨顶端由静止释放，金属棒到达宽轨底部和窄轨底部之前都已经做匀速直线运动。导轨电阻不计，重力加速度g = 10m/s2，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8。求：
(1)金属棒刚进入磁场时通过电阻R的电流I1的大小和方向；
(2)金属棒刚离开宽轨时速度v2的大小；
(3)在金属棒的整个运动过程中，回路中产生的焦耳热Q。
18．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
(1)如图所示，真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体，静电力常量为k。以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图所示：
a．求x1处场强E1；
b．若x1R大于Rx2距离，x1R之间电势差绝对值为U1，Rx2之间电势差绝对值为U2，请比较U1、U2大小并说明理由。
(2)现在科学技术研究中常要用到调整电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。
a．求在t0时刻后，电子运动的速度大小；
b．为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示。两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B2之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面在B2磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为O，半径为R）。现使B1随时间均匀变化，变化率（常数）为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BC
【详解】
A.2.5s时，B-t线的斜率没变，则感应电流的方向不变，选项A错误；
B.0.5s时，磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流方向从上往下看为顺时针方向，即方向为正方向，选项B正确；
C.第3s内：
则i的大小为
选项C正确；
D.第1s内B-t线的斜率小于从2-3s内的斜率，可知第1s内的磁通量变化率小于从2-3s内的磁通量变化率，则第1s内的感应电动势小于从2-3s内的感应电动势，则线圈在2-3s内的发热功率最大，选项D错误；
故选BC。
2．ABD
【详解】
A．由乙图知：t=1s时，线圈中感应电流为：i=0.1A由
得
根据
v1=at
F=ma
得
故A正确。
B．t=2s时线圈速度
线圈在第2s时间内的加速度
故B正确。
C．线圈ab边长为
故C错误。
D．在第2s内流过线圈的电量为
故D正确。
故选ABD。
3．ACD
【详解】
A．水平通电直导线周围有磁场，且离导线越远磁感应强度越小，在圆环运动过程中，通过圆环的磁通量变化，故有感应电流产生，A正确；
B．因为圆环在运动的过程中，有感应电流产生，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上滑到轨道右侧与A点等高的C处，B错误；
C．由于圆环运动的过程中，磁通量不断变化，所以机械能不断转化为电能，故圆环的机械能越来越小，最终停在最低点B处，C正确；
D．由能量守恒定律可知，安培力始终对圆环做负功，这样便阻碍了圆环中磁通量的变化，D正确。
故选ACD。
4．ABD
【解析】
【详解】
金属槽在匀强磁场中向左匀速运动时，将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可判断出上板为正，下板为负，板间电场方向向下．微粒进入槽后做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，电场力方向向上，与电场方向相反，所以微粒带负电，故A正确．板间场强；因为微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有mg=qE，得比荷．故B正确．向心力由洛伦兹力提供，得到qv2B=m，得，周期，故C错误，D正确．故选ABD．
【点睛】
此题关键是知道微粒进入槽后做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．根据牛顿定律、圆周运动和电磁感应知识求解．
5．A
【详解】
由题中已知数据及焦耳定律可知
A．电阻R不变，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变，则产生的热量为
故A正确；
B．电阻R减半，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变，则产生的热量为
故B错误；
C．电阻R不变，电流I不变，通电时间t变为原来的2倍，则产生的热量为
故C错误；
D．电阻R变为原来的2倍，电流I不变，通电时间t不变，则产生的热量为
故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
AB．电键断开前，电路稳定，灯A正常发光，线圈相当于直导线，电阻较小，故流过线圈的电流较大；电键断开后，线圈中的电流会减小，发生自感现象，线圈为A、L回路的电源，故灯泡会更亮一下后熄灭，故A错误，B正确；
C．用一个电容器代替线圈L，电路稳定时，电容器的电阻过大，电容器相当于断路。断开开关S，电容器为A、L回路的电源，故灯泡会慢慢熄灭，故C错误；
D．用阻值与线圈相同的电阻取代L接入电路，断开开关S，回路中没有自感现象产生，灯A立即熄灭，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AB．若设磁场向里为正方向，由楞次定律可知，在0~T时间内线圈中产生逆时针方向电流，在T~2T时间内线圈中产生顺时针方向电流，根据
可知感应电动势大小不变，但是方向不同，根据
可知，在0~T时间内线圈中产生的逆时针方向电流不变，在T~2T时间内线圈中产生顺时针方向的电流也不变， 选项AB错误；
C．根据
可知，因I、R不变，则Q-t图像是过原点的直线，选项C正确；
D．根据
F安=BIL
在0~时间内B随时间均匀减小，则F安随时间均匀减小，且F安方向向左；在~T时间内B随时间均匀增加，则F安随时间均匀增加，且F安方向向右；则选项D错误。
故选C。
8．B
【分析】
根据 找到在足够小的时间内磁通量的变化量并结合数学中的极限思想即可求得电动势的大小．
【详解】
设经过一段足够小时间后棒转到了如图所示的位置，
此过程中棒水平方向上走过的位移为，采用极限思想，结合图像并根据感应电动势的概念可求得：
，故B对；ACD错；
故选B
9．D
【详解】
A．当导体棒速度大小为v时，感应电动势为
导体棒ab两端的电压为
A错误；
B．由牛顿第二定律可得
由于金属棒做匀加速直线运动，有
联立可得
可知，此过程中拉力F的大小与运动时间t是一次函数，但不是正比关系，B错误；
C．此过程中克服安培力所做的功等于导体棒和电阻上产生的焦耳热之和，C错误；
D．据功能关系可知，此过程中拉力F所做的功等于导体棒增加的动能与回路上产生的电能之和，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
由法拉第电磁感应定律可知：
在图像中，斜率，由图像可知，Oa段中磁感强度B的变化率较小，bc和cd段中磁感强度B的变化率为相同，所以有：
；
由图可知，Oa段磁场方向垂直纸面向里，B增大，则磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，再根据安培定制可判断，I1沿逆时针方向；同理，可判断I2沿顺时针方向， I3沿顺时针方向，综上可知A正确；
故选A。
11．C
【详解】
当变阻器滑动触头向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，穿过M、N两金属环的磁通量增加，根据楞次定律，两环中产生方向相同的电流。同向电流相互吸引，则两环相互靠拢。
故选C。
点睛：判断安培力作用下物体运动方向的方法：①电流元法：把整段电流等效成很多段直线电流元，先用左手定则判断出每一小段受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。②特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向。③等效法：环形电流可以等效成小磁针，通电螺线管可等效成许多环形电流。④利用结论：a、两电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥；b、两电流不平行时有转动到平行且方向相同的趋势。
12．C
【详解】
磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的钕磁铁长条．当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来反抗运动．由此产生的制动力是成正比的速度，金属片在磁铁内移动,同时产生热能．，故C选项中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果．C错误．
13．(1) q=0　 (2) (3)
【解析】（1）于一个周期T内穿过金属环的磁通量变化，所以通过金属环某一横截面的电荷量
（2）0～T/3时间内和2T/3～T时间内，感应电动势大小均为：
T/3～2T/3时间内感应电动势为0
一个周期内产生的热量为：
（3）由有效值的定义可知，有效值为
14．电路图如图所示； 将开关闭合（或者断开） 将螺线管A插入（或拔出）螺线管B
【详解】
试题分析：（1）探究电磁感应现象实验有两套电路；电源、开关、滑动变阻器、螺线管A组成控制电路；螺旋管B与电流计组成实验电路．
（2）当线圈B中有感应电流产生时，电流表指针发生偏转；根据感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，分析答题．
解：（1）将电流表与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．
（2）①、将开关闭合或断开，
或②、将螺线管A插入（或拔出）螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，电流表指针偏转．
故答案为（1）电路图如图所示；
（2）将开关闭合（或者断开）；将螺线管A插入（或拔出）螺线管B．
【点评】
探究电磁感应现象的实验有两套电路，要知道各电路的阻值与作用．本题考查了感应电流产生的条件，难度不大，是一道基础题，知道感应电流产生的条件、分析清楚图示情景即可正确解题．
15．(1)1.5T；(2)20m/s2，2.5C；(3) 9.07J
【分析】
考查导体棒在磁场中的运动，较为综合，难度较大。
【详解】
(1)ab刚进磁场时加速度为零，即ab受力平衡，有
根据闭合电路欧姆定律
由动能定理，可得
解得B=1.5T。
(2)剪断细线瞬间，ab的合力大小等于A的重力，由牛顿第二定律
解得。
电荷量
(3)金属棒在磁场中匀速阶段：
由(1)知，解得运动时间
电流，产生的焦耳热
剪断细线后：
ab棒出磁场时
得
由剪断细线后到棒出磁场的能量关系
R上产生的焦耳热
电阻R中产生的焦耳热
16．7 kg·m/s，方向向上；40N，方向向上．
【详解】
试题分析：以竖直向上为正方向；
△p =" p’" – p =" m" （ v’ – v） = 0.5·[6-（-8）]=7kg·m/s；
动量的变化量大小为7 kg·m/s，方向向上；
由动量定理有 （F-mg）t=△p；
带入数据得 F=40N；
地面对小球的平均作用力大小为40N，方向向上．
考点：动量定理．
17．(1)电流方向c→R→b，；(2)；(3)
【详解】
(1)由右手定则（或楞次定律）可判断感应电流方向c→R→b ；
设金属棒刚进入磁场时的速度为v1，金属棒从顶端开始运动到进入磁场的过程只有重力做功，机械能守恒，即
代入数值得
解得
v1 = 1.8m/s
刚进入磁场时，由闭合电路欧姆定律可得
又
E1=BL1v1
可得
(2)依题意，金属棒刚离开宽轨时作匀速运动，由
E2=BL1v2
FA=BI2L1
得
因金属棒做匀速运动，由平衡条件可得
FA = mg sinθ
即
则
(3)设金属棒在窄轨上最终匀速运动速度大小为v3
E3=BL2v3
FA′=BI3L2
因金属棒做匀速运动，由平衡条件可得
FA′= mg sinθ
解得
金属棒在轨道上运动的整个过程，由能量守恒可知棒减少的重力势能转化为动能和焦耳热Q，则
18．(1)a．；b．见解析； (2)a．；b．
【详解】
(1)a．设Ox1球体带电量为Q＇
x1处场强
b．U1>U2，E-x面积代表的物理量为电势差U，根据图像，x1R之间的面积大于Rx2之间的面积
(2)a．
在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子在磁场中作匀速圆周运动，受到洛伦兹力等于向心力
解得
b．
电子作圆周运动时受到洛伦兹力等于向心力
由法拉第电磁感应定律B1产生的电动势为
感生电场的电场强度
电子所受电场力为
由动量定理
若要使半径不变
答案第1页，共2页
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