期末综合性复习（三）-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（Word版含答案）

高二第二学期期末物理选择性必修第二册综合性复习（三）
一、单项选择题
1．电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（　　）
A．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．电磁波不能产生衍射现象
D．变化的电场一定产生变化的磁场
2．在由电感线圈L和电容C组成的最简单的LC振荡电路中，电容器某极板所带电荷量q随时间t的变化图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻，线圈中电流方向发生变化
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量为最大值
C．t1 ~ t2时间内，电容器里的电场逐渐减弱
D．t4 ~ t5时间内，电路中的能量由电场能逐渐转化为磁场能
3．如图所示，宽度为的水平平行导轨处于匀强磁场中，质量为的导体棒静止于导轨上，导体棒与导轨垂直，通过的电流为，匀强磁场的磁感应强度为，方向与导轨平面成角斜向上，且与垂直，则导体棒受到的（　　）
A．安培力方向垂直磁场斜向上
B．安培力大小为
C．支持力大小为
D．摩擦力大小为
4．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（　　）
A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态
B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流
C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间
D．减少线图B的匝数，对电路的延时效果没有影响
5．发电机的示意图如图所示，边长为L的正方形金属框在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为R的电阻两端电压的最大值为。其他电阻不计。则金属框转动一周（　　）
A．框内电流方向不变
B．流过电阻的电流方向不变
C．电阻两端电压的有效值为
D．电阻产生的焦耳热
6．如图为一理想变压器输电网络，输入端接入的交流电源电压的有效值恒为U，为定值电阻，三个灯泡、、的阻值始终不变。在滑动变阻器的滑片从a端滑向b端的过程中，三个灯泡始终发光且电压均未超过额定电压。下列说法正确的是（　　）
A．亮度不变，变亮，变暗 B．变暗；变亮，变暗
C．消耗的电功率增大 D．变压器的输出电压减小
7．如图，两个阻值分别为和的定值电阻与导线连接成面积为S的矩形闭合回路MNPQ，导线电阻不计。矩形闭合回路左半区域MabP内有垂直于纸面向里、磁感应强度随时间均匀增大的匀强磁场，其变化率为。下列说法正确的是（　　）
A．矩形闭合回路中的感应电流方向为顺时针方向
B．矩形闭合回路中的感应电动势大小为
C．矩形闭合回路中的感应电流大小为
D．a、b两点的电势差为
8．在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M、N两电极间的电压为UH。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有（　　）
A．N极电势低于M极电势
B．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变
C．磁感应强度越大，M、N两电极间电势差越大
D．将磁场和电流同时反向，N极电势低于M极电势
9．如图是一边长为L的正方形金属框放在光滑水平面上的俯视图，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场．时刻，金属框在水平拉力F作用下从图示位置由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度进入磁场，时刻线框全部进入磁场。则时间内金属框中电流i、电量q、运动速度v和拉力F随位移x或时间t变化关系可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场，质量和电荷量大小都相等的带电粒子a、b以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹，粒子a垂直于MP射出磁场区域，粒子b经过Q点。已知O是PQ的中点，不计粒子重力和粒子间的相互作用，关于两粒子在磁场中的运动过程。下列说法中正确的是（　　）
A．粒子a带负电，粒子b带正电
B．粒子a的运动时间大于粒子b的运动时间
C．粒子a的动能大于粒子b的动能
D．粒子a的动量小于粒子b的动量
二、多项选择题
11．2020年在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　）
A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最长
B．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
C．车站的行李安检设备是红外线的应用
D．X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞
12．用一根轻质细杆悬挂在O点的圆形导体环可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦力均不计，在如图所示的虚线正方形区域有垂直于圆环的摆动面指向纸内的匀强磁场。下列说法正确的是（　　）
A．此摆开始摆动进入磁场时机械能不守恒
B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中感应电流的方向肯定相反
C．导体环通过最低位置时，环中感应电流最大
D．最后此摆在匀强磁场中摆动时，机械能守恒
13．如图甲为一台小型发电机的构造示意图，其内阻为r=5Ω，外电路电阻为R=95Ω，电路中其余电阻不计。发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的轴转动，线圈匝数为n=100转动过程中穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．图甲所示的线圈平面正处于中性面位置 B．时，该小型发电机的电动势最大
C．该小型发电机的电动势的最大值为200V D．外电路中的交流电流表的示数为2A
14．如图为一回旋加速器的简图，和是两个半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），质子在两盒之间被电场加速。设质子的电荷量为q，质量为m。当质子被加速到最大动能后，再将它们引出。下列说法正确的是（　　）
A．质子每次经过两D形盒之间的缝隙后动能增加qU
B．质子的最大动能随加速电压U的增大而增大
C．匀强磁场的磁感应强度大小为
D．不改变交流电源的频率和磁感应强度大小B，该回旋加速器也可以用来加速粒子（电荷量为质子2倍，质量为质子4倍）
15．如图，水平放置的粗糙导轨宽为，abcd和efgh区域内有磁感应强度大小均为B、方向均垂直于纸面向里的匀强磁场，ab、cd、ef、gh均与导轨垂直，。一质量为m的导体棒在恒定拉力F的作用下从ab左侧某处由静止开始运动，通过ab、ef的速度大小相等。已知导体棒的电阻为R，与导轨接触良好且摩擦力大小恒为，不计其他电阻，则（　　）
A．导体棒通过abcd磁场区域的过程中可能做加速直线运动
B．导体棒通过abcd磁场区域的过程中，通过导体棒某一横截面的电荷量为
C．导体棒通过abcd磁场区域的时间小于通过cdef无磁场区域的时间
D．导体棒通过两磁场区域产生的总焦耳热为
三、实验题
16．在研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器如图所示，它们是：电流计、直流电源、带铁芯的线圈a、线圈b、电键、滑动变阻器．
（1）如图是某同学按照实验的要求连接的电路，其中有没完成的部分，请你帮助这位同学将实物图连接好。_______
（2）某同学将实物连成电路，检查无误后，闭合电键的瞬间发现电流计的指针向右偏转．则下列方法中能使电流计的指针向右偏转的是( )
A．闭合电键后再断开电键
B．闭合电键后将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动
C．闭合电键后将a线圈从b线圈中抽出的瞬间
D．闭合电键后将软铁芯从a线圈中抽出的瞬间
（3）在闭合电键一段时间后电路达到稳定，电流计的指针指在________位置（填写 “0刻线的左方”或“0刻线”或“0刻线的右方”）．断开电键的瞬间，线圈a和线圈b中电流的磁场方向_________（填写“相同”或“相反”）。
（4）某同学第一次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（填写“大”或“小”），原因是线圈中的______________填写“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第一次比第二次的大。
17．小明同学做“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系”实验。
（1）本实验采用的科学探究方法是___________。
（2）以下给出的器材中，不需要的一项器材为___________。（填选项字母）
A． B． C． D．
（3）实验前，小明将可拆变压器拆下，他观察到铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，组成铁芯的硅钢片相叠时应平行于平面___________。（选填“”、“”或“”）
（4）某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，通过比较，判断出原线圈的匝数为___________。（选填“”或“”）
0.92 1.80 2.80 3.80 4.90 5.88
1.99 4.00 6.01 8.02 9.98 12.00
（5）实验发现，原、副线圈上的电压之比与匝数之比并不严格相等，有微小的差别，可能的原因是什么，请写出两点理由。___________
四、解答题
18．在xOy坐标系中有匀强电场和匀强磁场，y轴为两种场的分界线。电场、磁场方向如图所示，y轴上P、Q两点的纵坐标分别为0.5L和L。在坐标原点O处有一粒子源，能够向y轴右侧各方向发射质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子（粒子重力不计），所发射的正电荷最大速度为。带电粒子经磁场偏转后，最远能够到达y轴上的Q点；从P点垂直y轴进入电场的粒子与x轴交点横坐标为。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（2）求匀强电场的电场强度大小E；
（3）从P点垂直y轴进入电场的粒子，求从O点出发到第一次到达所经历的时间。
19．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m，其电阻不计，导轨平面与水平面夹角=30°，N、Q两端接有R=0.75的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知棒ab的质量m=0.2kg，电阻r=0.25，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度v0=0.5m/s沿导轨向上开始加速运动，能达到的最大速度v=2m/s。
（1）判断流经棒ab中电流的方向，求棒ab两端的最大电压；
（2）求该过程中拉力的大小；
（3）若棒ab从v0开始运动到v1=1.5m/s的过程中电阻R上产生的焦耳热Q=0.21J，求此过程中棒ab的位移大小。
20．在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图甲所示是离子注入工作原理示意图，一质量为m，电量为q的正离子经电场由静止加速后沿水平虚线射入和射出速度选择器，然后通过磁场区域、电场区域偏转后注入处在水平面内的晶圆（硅片）。速度选择器和磁场区域中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器和电场区域中的匀强电场场强大小均为E，方向分别为竖直向上和水平方向（沿x轴）。电场区域是一边长为L的正方形，其底边与晶圆所在水平面平行，间距也为L（）。当电场区域不加电场时，离子恰好通过电场区域上边界中点竖直注入到晶圆上x轴的O点。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：
（1）若虚线框内存在一圆形磁场，求圆形磁场的最小面积；
（2）若电场区域加如图乙所示的电场时（电场变化的周期为，沿x轴向右为正），离子从电场区域飞出后，注入到晶圆所在水平面x轴上的总长度。
参考答案
1．A 2．D 3．C 4．C 5．B 6．B 7．B 8．C 9．D 10．C
11．AD 12．ABD 13．BC 14．AC 15．BCD
16． B 0刻线 相同 大 磁通量变化率
17． 控制变量法 C 铁芯在交变磁场的作用下发热、原线圈中电流产生的磁场能向副线圈转移过程中有损失
18．【解析】
（1）由题意并根据几何关系可知，沿x轴正方向以最大速度发射的粒子能够打在Q点，此时其在磁场中运动的半径为 ①
根据牛顿第二定律有 ②
联立①②解得 ③
（2）从P点垂直y轴进入电场的粒子在磁场中的运动半径为 ④
则该粒子的速度大小为 ⑤
粒子进入电场后中做类平抛运动，其加速度大小为 ⑥
在x轴方向上有 ⑦
在y轴方向上有 ⑧
联立⑤⑥⑦⑧解得 ⑨
（3）从P点垂直y轴进入电场的粒子在磁场中运动时间为 ⑩
在电场中运动时间为
该粒子从O点出发到第一次到达所经历的时间为
19．【解析】
（1）电流方向a到b，最大电动势为
又
可得
（2）依题意，棒ab最大速度时，有
（3）依题意，根据焦耳定律，可得
解得
由功能关系可得
解得
20．【解析】
（1）离子通过速度选择器时，有
可得
离子的圆形磁场中运动时，有
可得
由几何关系可知磁场的最小半径为
圆形磁场的最小面积为
（2）当离子进入电场区域时，电场刚好变为正方向，则离子做类平抛运动，有
联立可得
离子离开电场时，延电场方向的速度为
则有
可得
则离子落在x轴正方向离O点的最远距离为
同理，如果落在进入电场时，电场刚好变为负方向，则离子向左做类平抛运动，落在x轴负方向离O点的最远距离为
离子从电场区域飞出后，注入到晶圆所在的水平面x轴上的总长度为