期末复习基础练习（三）-2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）

2020-2021学年高二下学期期末复习基础练习（三）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．如图所示，虚线框false内为一矩形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里． false、false、false是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从false边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹．若不计粒子所受重力，则（ ）
A．粒子false带负电，粒子false、false带正电 B．粒子false的运动轨迹是抛物线
C．射入磁场时，粒子false的动能最大 D．射入磁场时，粒子false的动量最大
2．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图所示，则下列选项正确的是（ ）
A．当 t=0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大
B．交流电的有效值是 10V
C．当 t=πs 时，e 有最大值
D．t=false πs 时，e=-10V 最小，磁通量变化率最小
3．同学们学习了地磁场和分子电流假说后在自主课堂上展开激烈讨论内容如下，根据你物理课所学判断谁说的较好（ ）
A．地球表面带正电，若地球自转变慢，地磁场将变弱
B．地球表面带正电，若地球自转变慢，地磁场将变强
C．地球表面带负电，若地球自转变慢，地磁场将变弱
D．地球表面带负电，若地球自转变慢，地磁场将变强
4．如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化规律如图乙所示时，线圈AB边受安培力大小的变化情况可能是（　　）
A． B． C． D．
5．如图表示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场磁感线的固定轴O以角速度false逆时针匀速转动时，下列叙述中正确的是（　　）
A．若从图示位置计时，则线圈中的感应电动势false
B．线圈每转1周交流电的方向改变1次
C．线圈的磁通量最大时感应电动势为零
D．线圈的磁通量最小时感应电动势为零
二、多选题
6．根据实际需要，磁铁可以制造成多种形状，如图就是一根很长的光滑圆柱形磁棒，在它的侧面有均匀向外的辐射状磁场。现将磁棒竖直固定在水平地面上，磁棒外套有一个粗细均匀的圆形金属线圈，金属线圈的质量为m，半径为R，电阻为r，金属线圈所在位置的磁场的磁感应强度大小为B。让金属线圈从磁棒上端由静止释放，经一段时间后与水平地面相碰(碰前金属线圈已达最大速度)并原速率反弹，又经时间t，上升到距离地面高度为h处速度减小到零。下列说法中正确的是（ ）
A．金属线圈与地面撞击前的速度大小false
B．撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量false
C．撞击反弹后上升到最高处h的过程中，金属线圈中产生的焦耳热false
D．撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量false
7．如图所示，相距L的光滑金属导轨，半径为R的false圆弧部分竖直放置，平直部分固定于水平地面上，MNQP范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。金属棒ab和cd垂直导轨且接触良好，cd静止在磁场中；ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与cd没有接触，cd离开磁场时的速度是此刻ab速度的一半，已知ab的质量为m、电阻为r，cd的质量为2m、电阻为2r。金属导轨电阻不计，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　）
A．cd在磁场中运动时电流的方向为c→d
B．cd在磁场中做加速度减小的加速运动
C．cd在磁场中运动的过程中流过的电量为false
D．至cd刚离开磁场时，cd上产生的焦耳热为false
8．如图所示，图甲为速度选择器原理示意图，图乙为质谱仪原理示意图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，只有具有速度false的粒子才能沿图中虚线路径经过速度选择器
B．图乙中，false、false、false 三种粒子经加速电场射入磁场，false在磁场中偏转半径最大
C．图丙中，由于技术上产生过高的电压是很困难的，为了使粒子获得更高的能量，所以采用多级直线加速装置
D．图丁中，随着粒子速度的增大，交流电源的频率也应该增大
9．如图所示,从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区,如果先后两次拉出的速度之比为1:4,则在先后两种情况下 ( )
A．线圈中的感应电流之比为1:4
B．通过线圈导线某横截面的电荷量之比为1:1
C．线圈中产生的热量之比为1:4
D．沿运动方向作用在线圈上的外力功率之比为1:4
10．如图所示，在等腰三角形abc区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。大量相同的带电粒子从a点以相同方向进入磁场，由于速度大小不同，粒子从ac和bc上不同点离开磁场。不计粒子重力，则（　　）
A．所有从ac边离开的粒子在磁场中运动时间相同
B．所有从bc边离开的粒子在磁场中运动时间相同
C．从bc边中点离开的粒子比从ac边中点离开的粒子在磁场中运动时间长
D．从bc边离开的粒子在磁场中运动时间越长则它在磁场中的运动轨迹也越长
三、实验题
11．某同学设计的“探究感应电流的产生条件”的实验电路如图所示。开关断开时，条形磁铁插入或拔出螺线管的过程中，电流表的指针______；开关闭合时，磁铁静止在螺线管中，电流表的指针______；开关闭合时，将磁铁插入或拔出螺线管的过程中，电流表的指针______。（均选填“偏转”或“不偏转”）
四、解答题
12．如图所示,可视为质点的两个小球通过长度L=6 m的轻绳连接,甲球的质量为m1=0.2 kg,乙球的质量为m2=0.1 kg．将两球从距地面某一高度的同一位置先后释放,甲球释放?t=1 s后再释放乙球,绳子伸直后即刻绷断(细绳绷断的时间极短,绷断过程小球的位移可忽略),此后两球又下落t=1.2s同时落地．可认为两球始终在同一竖直线上运动,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2．
（1）从释放乙球到绳子绷直的时间t0；
（2）绳子绷断的过程中合外力对甲球的冲量大小．
13．质量为m、电荷量为e的电子初速度为零，经电压为U的加速电场加速后垂直磁场边界bc进入垂直纸面的匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，已知bf ＝bg＝L，不计重力. 试求：
（1）电子经加速电场加速后,开始进入磁场时的速度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小，并说明其方向；
（3）电子在磁场中运动的时间。
14．如图所示，在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场，y轴左侧（I区）和MN边界右侧（II区）的空间有垂直纸面向里的匀强磁场，且MN右侧的磁感 应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍，MN边界与y轴平行且间距保持不变.一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度false从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场，每次经过y轴左侧磁场的时间均为false，粒子重力不计.
（1）求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B;
（2）若经过false时间粒子第一次回到原点O,且粒子经过电场加速后速度是原来的4倍，求电场区域的宽度d
（3）若粒子在左右边磁场做匀速圆周运动的 半径分别为R1、R2且R115．如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b，与导轨紧密接触且可自由滑动．先固定a，释放b，当b的速度达到10m/s时，再释放a，经过1s后，a的速度达到12m/s，则
（1）此时b的速度大小是多少？
（2）若导轨很长，a．b棒最后的运动状态．
参考答案
1．C
【解析】试题分析：三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同．运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大．根据左手定则判定离子带电的正负．
根据左手定则可知正电荷向左偏，负电荷向右偏，故粒子a带正电，粒子b、c带负电，A错误；因为粒子在磁场中的速度不变，根据false，所以半径不变，所以粒子b的轨迹是圆弧，不是抛物线，B错误；根据false可知粒子速度越大，半径越大，从图中可知粒子b的半径最大，所以粒子b的速度最大，因为质量相同，所以粒子b的动能和动量最大，C正确D错误；
2．A
【详解】
A．t=0时刻感应电动势为零，磁通量最大，线圈通过中性面，线圈平面与磁感线垂直，故A正确；
B．交流电的最大值是 10V，有效值为false，选项B错误；
C．当 t=πs 时，e 有最小值0，选项C错误；
D．t=false πs 时，e=-10V 为负向最大，磁通量变化率最大，选项D错误；
故选A.
3．C
【详解】
将地球的自转等效为环形电流，根据地磁场的方向，通过右手螺旋定则判断地球表面所带电荷的电性，电流越大，磁场越强．
将地球自转等效成环形电流，南极为磁场N极，由右手螺旋定则可知地球带负电，地球转速变慢，使环形电流减小，故磁场减弱．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
【点睛】
解决本题的关键将地球自转等效为环形电流，根据右手螺旋定则进行判断．
4．A
【详解】
由图象可知
false
磁感应强度随时间均匀增加，即
false（k为常数）
由法拉第电磁感应定律可得
false
即感应电动势是恒定的，感应电流也是恒定的，则安培力为
false
所以安培力随时间的变化图象应该是一条倾斜的直线，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．图示位置，感应电动势最大，若从图示位置计时，线圈中的感应电动势
false
A错误；
B．线圈每转1周交流电的方向改变2次，B错误；
CD．线圈的磁通量最大时感应电动势为零，D错误C正确。
故选C。
6．ABC
【详解】
A．线圈第一次下落过程中有
E=B?2πRv，false，FA=BIL=BI?2πR
得安培力大小为
FA=false
根据牛顿第二定律得
mg?FA=ma
可知线圈做加速度减小的加速运动，当a=0时，速度最大，代入求得最大速度为
vm=false
故A正确；
B．反弹后上升的过程中某一时刻，由牛顿运动定律得
mg+BI?2πR=ma
则得
false
在一段微小时间△t内，速度增量为
false
通过线圈截面电量为
false
则
false
得到
∑△q=∑false
又
∑ma△t=∑m△v=mvm=false
∑mg△t=mgt1
故
q=false
故B正确，D错误；
C．撞击反弹后上升到最高处h的过程中，最大动能一部分转化为重力势能，一部分转化为金属线圈中产生的焦耳热，金属线圈中产生的焦耳热
Q=false-mgh=false
故C正确
故选ABC。
7．BD
【详解】
A．cd在磁场中运动时，回路中磁通量减小，根据楞次定律可知，cd电流的方向为d→c，选项A错误；
B．当ab进入磁场后回路中产生感应电流，则ab受到向左的安培力而做减速运动，cd受到向右的安培力而做加速运动，由于两者的速度差逐渐减小，可知感应电流逐渐减小，安培力逐渐减小，可知cd向右做加速度减小的加速运动，选项B正确；
C．ab从释放到刚进入磁场过程，由动能定理得
false
对ab和cd系统，合外力为零，则由动量守恒
false
解得
false
对cd由动量定理
false
其中
false
解得
false
选项C错误；
D．从ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，至cd刚离开磁场时由能量关系
false
其中
false
解得
false
选项D正确。
故选BD。
8．ABC
【详解】
A．图甲中，当粒子沿直线通过时，满足
false
即
false
即只有具有速度
false
的粒子才能沿图中虚线路径经过速度选择器，选项A正确；
B．图乙中，false、false、false 三种粒子经加速电场射入磁场，则由
false
false
解得
false
因为false的false最大，则在磁场中偏转半径最大，选项B正确；
C．图丙中，由于技术上产生过高的电压是很困难的，为了使粒子获得更高的能量，所以采用多级直线加速装置，选项C正确；
D．图丁中，由于
false
可知，随着粒子速度的增大，粒子在磁场中运动的周期不变，则交流电源的频率也是不变的，选项D错误。
故选ABC。
9．ABC
【解析】
【详解】
设线框长为s，宽为L，线框电阻为R；
A、感应电流：false，电流之比：false，故A正确；
B、通过线圈的电荷量：false，电荷量之比：false，故B正确；
C、线圈产生的热量：false，热量之比：false，故C正确；
D、线框受到的安培力：false，线框做匀速直线运动，由平衡条件得：false，外力功率：false，功率之比：false，故D错误；
故选ABC．
10．AD
【详解】
A．若粒子从ac边射出，粒子依次从ac上射出时，半径增大而圆心角相同，弧长等于半径乘以圆心角，所以经过的弧长越来越大，运动时间：
false，
粒子在磁场中运动时间相同，A正确；
BC．如果从bc边射出，从c点射出时的圆心角最大，运动时间最长，BC错误；
D．如果从bc边射出，弧长越长，圆心角越大，运动时间越长，D正确；
故选AD。
11．不偏转 不偏转 偏转
【详解】
[1]开关断开时，条形磁铁插入或拔出线圈的过程中，磁通量变化，但电路断开，不产生感应电流，电流表表针不偏转；
[2]开关闭合时，磁铁静止在线圈中，知电路闭合，磁通量不变，不产生感应电流，电流表表针不偏转；
[3]开关闭合时，将磁铁插入或拔出线圈的过程中，知电路闭合，磁通量变化，产生感应电流，电流表表针发生偏转。
12．(1) false (2) false
【解析】
（1）细线伸直时甲球的位移false
乙球的位移false
因为false
联立解得false
（2）细线伸直时甲乙的速度分别是false
false ①
设细线绷断瞬间甲乙球的速度分别为false
继续下落至落地时有 false ②
又在绳绷断的极短时间内两球动量守恒，则
false ③
联立方程解得 false false
设绳子绷断过程中绳对甲球拉力的冲量大小为I, 由动量定理得
false
点睛：本题考查了动量守恒定律、动量定理和运动学公式的综合运用，知道绷断前后瞬间甲、乙两球组成的系统动量守恒，知道合力的冲量等于动量的变化量．
13．（1）false（2）false（3）false
【解析】（1）电子经加速电场加速，由动能定理得：eU＝falsemv2?0
可得： false
之后电子匀速运动，开始进入磁场时的速度大小即为此值．?
（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，依题意可得：r=L
根据牛顿第二定律得：evB＝false
根据以上各式，得：B=false
根据左手定则可以判定，匀强磁场的磁感应强度方向磁场垂直纸面向外．
（3）电子在磁场中的运动时间为： false
14．(1) false (2) false (3) false
【详解】
(1) 粒子在磁场中做圆周运动的周期：false，粒子每次经过磁场的时间为半个周期，则：
false
解得：
false
(2) 设粒子在I、Ⅱ区运动的速度分别为v1、v2，运动周期分别为T1、T2，则
false，false，false
解得：
false
粒子在t=4.5t0时回到原点，运动轨迹如图所示：
false
粒子在I、Ⅱ运动时间分别为
false
粒子在电场中运动时间为
false
故粒子在电场中运动宽度d所用时为t0得
false
解得：
false
(3) 由几何关系，要使粒子经过原点，则应满足
false
由向心力公式有：
false
解得：
false
根据动能定理：
false
解得：
false
15．（1）false （2）两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动．
【详解】
（1） 当b棒先向下运动时，在a和b以及导轨所组成的闭合回路中产生感应电流，于是a棒受到向下的安培力，b棒受到向上的安培力，且二者大小相等．释放a棒后，经过时间t，分别以a和b为研究对象，根据动量定理，则有
false
false
代入数据可解得
false
（2）在ab棒向下运动的过程中，a棒产生的加速度
false
b棒产生的加速度
false
当a棒的速度与b棒接近时，，感应电流逐渐减小，则安培力也逐渐减小．最后，两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动。