第二章 综合 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册练习
文档属性
| 名称 | 第二章 综合 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册练习 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 209.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-10 22:51:17 | ||
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文档简介
第二章 水平测评
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
选择题:本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．关于下列四幅演示实验图，说法正确的是( )
A．图甲用磁体靠近轻质铝环A，A会靠近磁体
B．图乙断开开关S，触头C不立即断开
C．图丙闭合开关S时，电流表有示数，断开开关S时，电流表没有示数
D．图丁铜盘靠惯性转动，手持磁体靠近铜盘，铜盘转动加快
2．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )
A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭
C．合上开关，b先亮，a后亮，断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
3. 如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb( )
A．恒为
B．从0均匀变化到
C．从0均匀变化到－
D．恒为－
4．如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab＝2bc，磁场方向垂直于纸面向里，实线a′b′c′d′是正方形导线框，a′b′和ab边平行，若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则( )
A．W1＝2W2 B．W2＝2W1
C．W1＝W2 D．W2＝4W1
5. 如图所示，竖直平面内有金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB，由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时A、B两端的电压大小为( )
A. Bav B. C. D．
6.如图所示，abcd为一边长为l的刚性正方形导线框，位于水平面内，回路中的电阻为R。虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与ab边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向如图所示。线框在一垂直于ab边的水平恒力F的作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域。已知ab边刚进入磁场时，线框便改做匀速运动，此时通过线框的电流大小为i0。设此时线框中的电流为正，则下列图像中能较准确地反映线框中电流i随ab边的位置坐标x变化的曲线可能是( )
7．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面在电磁场中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a，b落到地面的次序是( )
A．a先于b B．b先于a
C．a，b同时落地 D．无法判断
8．如图所示，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，它们的两端分别与电阻可以不计的光滑、水平、平行导轨P、Q和M、N相连；P、Q处在竖直向下的匀强磁场B1中，M、N处在竖直向下的匀强磁场B2中；直导线ab横放在P、Q上，直导线cd横放在M、N上，cd原来不动．下列说法中正确的有( )
A．若ab向右匀速滑动，则cd也向右滑动
B．若ab向右加速滑动，则cd也向右滑动
C．若ab向右减速滑动，则cd也向右滑动
D．若ab向右减速滑动，则cd向左滑动
9. 如图所示，平行金属导轨光滑并且固定在水平面上，导轨一端连接电阻R，垂直于导轨平面有一匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属棒ab在水平恒力F作用下由静止向右滑动，除电阻R外其他的电阻都不计，则( )
A．棒从静止到最大速度过程中，棒的加速度不断增大
B．棒从静止到最大速度过程中，棒克服安培力所做的功等于棒的动能的增加量和电路中产生的内能之和
C．棒ab做匀速运动阶段，外力F做的功等于电路中产生的内能
D．无论棒ab如何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的内能
10．如图所示，一根长导线弯曲成“冂”，通以直流电I，正中间用强度很大的绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是( )
A．金属环中无感应电流产生
B．金属环中有逆时针方向的感应电流
C．悬挂金属环C的竖直线中拉力变大
D．金属环C将左右摆动
第Ⅱ卷(非选择题，共54分)
11. (6分)图示为实验“探究感应电流方向的规律”的电路图。
(1)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________；接着将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动，灵敏电流计指针________。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)
(2)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的；分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。
12．(10分)学习了法拉第电磁感应定律E∝后，为了定量验证感应电动势E与时间Δt成反比，某小组同学设计了如图所示的一个实验装置：线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁体和挡光片固定在运动的小车上。每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E。利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间Δt。
在一次实验中得到的数据如下表：
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
E/V 0.116 0.136 0.170 0.191 0.215 0.277 0.292 0.329
Δt/×10－3 s 8.206 7.486 6.286 5.614 5.340 4.462 3.980 3.646
(1)观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的Δt时间内，磁体相对线圈运动的距离都________(选填“相同”或“不同”)，从而实现了控制____________________________不变。
(2)在得到上述表格中的数据之后，为了验证E与Δt成反比，他们想出两种办法处理数据。第一种是计算法：算出________________________________，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作________关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比。
三、计算题(本题共4小题，共42分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab导体的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：
(1)R2的阻值．
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
(2)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？
14．(12分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行．当cd边刚进入磁场时，
(1)求线框中产生的感应电动势大小；
(2)求cd两点间的电势差大小；
(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．
15．(16分)如图甲所示，相距为L的两平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计．两根相同的金属棒c和d与导轨垂直放置，它们的质量均为m，电阻均为R，间距为s0，与导轨间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．在t＝0时刻，对c棒施加一水平向右的力，使其从静止开始做匀加速直线运动．在t0时刻，d棒开始运动，此后保持水平力不变，由速度传感器测得两金属棒的v－t图象如图乙所示，从t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动，此时两金属棒的间距为s，试求：
(1)在0至t1时间内通过金属棒c的电荷量；
(2)t0时刻回路的电功率和金属棒c的速度大小；
(3)t1时刻两金属棒的加速度大小．
答案
1．B 2．C 3. D 4.A 5.D 6.D 7．A 8．BD 9. CD 10．BC
11. (1)向右偏 向左偏 (2)A 断开开关
12． (1)相同 通过线圈的磁通量的变化量
(2)感应电动势E和挡光时间Δt的乘积 E?
解析 (1)在实验中，每次测量的Δt时间内，磁体相对线圈运动的距离都相同，等于挡光片的宽度，从而实现了控制通过线圈的磁通量的变化量不变。
(2)在得到题目表格中的数据之后，为了验证E与Δt成反比，他们想出两种办法处理数据。第一种是计算法：算出感应电动势E和挡光时间Δt的乘积，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比。第二种是作图法：在直角坐标系中作感应电动势E与挡光时间的倒数的关系图线，即E?图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比。
13．[答案] (1)3Ω (2)0.375W 0.75W (3)0.75N
[解析] (1)内外功率相等，则内外电阻相等
＝2
解得R2＝3Ω
(2)E＝Blv＝1×1×3V＝3V
总电流I＝＝A＝0.75A
路端电压U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V
P1＝＝W＝0.375W
P2＝＝W＝0.75W
(3)拉ab杆的水平向右的外力F＝F安＝BIl＝1×0.75×1＝0.75(N)
14．答案：(1)BL (2)BL (3)
解析：(1)cd边刚进入磁场时，线框速度v＝
线框中产生的感应电动势E＝Blv＝BL
(2)此时线框中电流I＝
cd两点间的电势差U＝I(R)＝E＝BL
(3)安培力F＝BIL＝
根据牛顿第二定律mg－F＝ma，由a＝0
解得下落高度满足h＝
15．[答案] (1) (2) (3)
[解析] (1)在0至t1这段时间内I＝
又I＝
解得：q＝
(2)设在t0时刻回路的瞬时感应电流为I，则对金属棒d由平衡条件得：BIL＝μmg
t0时刻回路的电功率P＝I2·2R
解得：P＝
由欧姆定律得：I＝
解得vc＝
(3)设在t0时刻，水平外力为F0，金属棒c的加速度为a0，由牛顿第二定律得：F0－μmg－BIL＝ma0
而a0＝
从t1时刻起，对两金属棒组成的系统，由牛顿第二定律有F0－2μmg＝2ma
解得：a＝＝
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
选择题:本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．关于下列四幅演示实验图，说法正确的是( )
A．图甲用磁体靠近轻质铝环A，A会靠近磁体
B．图乙断开开关S，触头C不立即断开
C．图丙闭合开关S时，电流表有示数，断开开关S时，电流表没有示数
D．图丁铜盘靠惯性转动，手持磁体靠近铜盘，铜盘转动加快
2．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )
A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭
C．合上开关，b先亮，a后亮，断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
3. 如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb( )
A．恒为
B．从0均匀变化到
C．从0均匀变化到－
D．恒为－
4．如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab＝2bc，磁场方向垂直于纸面向里，实线a′b′c′d′是正方形导线框，a′b′和ab边平行，若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则( )
A．W1＝2W2 B．W2＝2W1
C．W1＝W2 D．W2＝4W1
5. 如图所示，竖直平面内有金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB，由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时A、B两端的电压大小为( )
A. Bav B. C. D．
6.如图所示，abcd为一边长为l的刚性正方形导线框，位于水平面内，回路中的电阻为R。虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与ab边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向如图所示。线框在一垂直于ab边的水平恒力F的作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域。已知ab边刚进入磁场时，线框便改做匀速运动，此时通过线框的电流大小为i0。设此时线框中的电流为正，则下列图像中能较准确地反映线框中电流i随ab边的位置坐标x变化的曲线可能是( )
7．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面在电磁场中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a，b落到地面的次序是( )
A．a先于b B．b先于a
C．a，b同时落地 D．无法判断
8．如图所示，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，它们的两端分别与电阻可以不计的光滑、水平、平行导轨P、Q和M、N相连；P、Q处在竖直向下的匀强磁场B1中，M、N处在竖直向下的匀强磁场B2中；直导线ab横放在P、Q上，直导线cd横放在M、N上，cd原来不动．下列说法中正确的有( )
A．若ab向右匀速滑动，则cd也向右滑动
B．若ab向右加速滑动，则cd也向右滑动
C．若ab向右减速滑动，则cd也向右滑动
D．若ab向右减速滑动，则cd向左滑动
9. 如图所示，平行金属导轨光滑并且固定在水平面上，导轨一端连接电阻R，垂直于导轨平面有一匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属棒ab在水平恒力F作用下由静止向右滑动，除电阻R外其他的电阻都不计，则( )
A．棒从静止到最大速度过程中，棒的加速度不断增大
B．棒从静止到最大速度过程中，棒克服安培力所做的功等于棒的动能的增加量和电路中产生的内能之和
C．棒ab做匀速运动阶段，外力F做的功等于电路中产生的内能
D．无论棒ab如何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的内能
10．如图所示，一根长导线弯曲成“冂”，通以直流电I，正中间用强度很大的绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是( )
A．金属环中无感应电流产生
B．金属环中有逆时针方向的感应电流
C．悬挂金属环C的竖直线中拉力变大
D．金属环C将左右摆动
第Ⅱ卷(非选择题，共54分)
11. (6分)图示为实验“探究感应电流方向的规律”的电路图。
(1)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________；接着将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动，灵敏电流计指针________。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)
(2)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的；分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。
12．(10分)学习了法拉第电磁感应定律E∝后，为了定量验证感应电动势E与时间Δt成反比，某小组同学设计了如图所示的一个实验装置：线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁体和挡光片固定在运动的小车上。每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E。利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间Δt。
在一次实验中得到的数据如下表：
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
E/V 0.116 0.136 0.170 0.191 0.215 0.277 0.292 0.329
Δt/×10－3 s 8.206 7.486 6.286 5.614 5.340 4.462 3.980 3.646
(1)观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的Δt时间内，磁体相对线圈运动的距离都________(选填“相同”或“不同”)，从而实现了控制____________________________不变。
(2)在得到上述表格中的数据之后，为了验证E与Δt成反比，他们想出两种办法处理数据。第一种是计算法：算出________________________________，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作________关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比。
三、计算题(本题共4小题，共42分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab导体的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：
(1)R2的阻值．
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
(2)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？
14．(12分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行．当cd边刚进入磁场时，
(1)求线框中产生的感应电动势大小；
(2)求cd两点间的电势差大小；
(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．
15．(16分)如图甲所示，相距为L的两平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计．两根相同的金属棒c和d与导轨垂直放置，它们的质量均为m，电阻均为R，间距为s0，与导轨间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．在t＝0时刻，对c棒施加一水平向右的力，使其从静止开始做匀加速直线运动．在t0时刻，d棒开始运动，此后保持水平力不变，由速度传感器测得两金属棒的v－t图象如图乙所示，从t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动，此时两金属棒的间距为s，试求：
(1)在0至t1时间内通过金属棒c的电荷量；
(2)t0时刻回路的电功率和金属棒c的速度大小；
(3)t1时刻两金属棒的加速度大小．
答案
1．B 2．C 3. D 4.A 5.D 6.D 7．A 8．BD 9. CD 10．BC
11. (1)向右偏 向左偏 (2)A 断开开关
12． (1)相同 通过线圈的磁通量的变化量
(2)感应电动势E和挡光时间Δt的乘积 E?
解析 (1)在实验中，每次测量的Δt时间内，磁体相对线圈运动的距离都相同，等于挡光片的宽度，从而实现了控制通过线圈的磁通量的变化量不变。
(2)在得到题目表格中的数据之后，为了验证E与Δt成反比，他们想出两种办法处理数据。第一种是计算法：算出感应电动势E和挡光时间Δt的乘积，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比。第二种是作图法：在直角坐标系中作感应电动势E与挡光时间的倒数的关系图线，即E?图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比。
13．[答案] (1)3Ω (2)0.375W 0.75W (3)0.75N
[解析] (1)内外功率相等，则内外电阻相等
＝2
解得R2＝3Ω
(2)E＝Blv＝1×1×3V＝3V
总电流I＝＝A＝0.75A
路端电压U＝IR外＝0.75×2V＝1.5V
P1＝＝W＝0.375W
P2＝＝W＝0.75W
(3)拉ab杆的水平向右的外力F＝F安＝BIl＝1×0.75×1＝0.75(N)
14．答案：(1)BL (2)BL (3)
解析：(1)cd边刚进入磁场时，线框速度v＝
线框中产生的感应电动势E＝Blv＝BL
(2)此时线框中电流I＝
cd两点间的电势差U＝I(R)＝E＝BL
(3)安培力F＝BIL＝
根据牛顿第二定律mg－F＝ma，由a＝0
解得下落高度满足h＝
15．[答案] (1) (2) (3)
[解析] (1)在0至t1这段时间内I＝
又I＝
解得：q＝
(2)设在t0时刻回路的瞬时感应电流为I，则对金属棒d由平衡条件得：BIL＝μmg
t0时刻回路的电功率P＝I2·2R
解得：P＝
由欧姆定律得：I＝
解得vc＝
(3)设在t0时刻，水平外力为F0，金属棒c的加速度为a0，由牛顿第二定律得：F0－μmg－BIL＝ma0
而a0＝
从t1时刻起，对两金属棒组成的系统，由牛顿第二定律有F0－2μmg＝2ma
解得：a＝＝