期末复习基础练习（二）-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（二）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0后刚好从c点射出磁场，现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是(　　)
A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是falset0，则它一定从cd边射出磁场
B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是falset0，则它一定从ad边射出磁场
C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是falset0，则它一定从bc边射出磁场
D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场
2．如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框与磁感线垂直的转轴匀速转动，则下列说法中正确的是（　　）
A．矩形金属线框中能产生正弦交变电流
B．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势的方向就改变一次，感应电流的方向不变
C．当线框平面与中性面重合，磁通量最大，感应电动势最大
D．当线框平面与中性面垂直时，线框的磁通量及磁通量变化率均为零
3．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20 cm2.螺线管导线电阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5 Ω，C＝30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是（　　）
A．螺线管中产生的感应电动势为12 V
B．闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电
C．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W
D．S断开后，通过R2的电荷量为1.8×10－5 C
4．两位同学在赤道附近做如图所示的摇绳发电实验，把一条长约10m的电线两端与灵敏电流计连接形成闭合电路，迅速匀速摇动电线，以下说法正确的是
A．摇绳的两位同学沿东西方向站立时电流较大，且是交变电流
B．摇绳的两位同学沿东西方向站立时电流较大，且是直流电
C．摇绳的两位同学沿南北方向站立时电流较大，且是直流电
D．摇绳的两位同学沿南北方向站立时电流较大，且是交变电流
5．一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电流e=220falsesin100πt（V）（　　）
A．该交变电流的频率是100Hz
B．当t=0时，通过线圈的磁通量为零
C．当时t=falses，通过线圈的磁通量变化最快
D．该交变电流电动势的有效值为220falseV
二、多选题
6．如图所示，在上海地区将一根直导体棒false的两端与U形导电框架false连接成闭合电路，且导体棒可在框架上自由滑动将该导体棒在框架上滑动时，导体棒中产生的感应电流方向正确的是（ ）.
A．框架水平且false沿东西方向放置，false向北运动时电流向西
B．框架水平且false沿东西方向放置，false向南运动时电流向西
C．框架竖直且false沿东西方向放置，false向上运动时电流向西
D．框架竖直且false沿东西方向放置，false向下运动时电流向西
7．如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好．已知PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，平直光滑导轨a、b间距为false，导轨间有一边长为false的正六边形匀强磁场区域，磁感应强度为false，导轨右侧接一定值电阻false，左侧一导体棒长正好为d，与导轨接触良好且可在导轨上横向自由滑动，导体棒单位长度电阻为false，导轨及导线电阻不计，现让导体棒以速度false匀速向右运动，从导体棒进入磁场区域开始计时，在通过磁场区域的过程中，定值电阻上流过的电流大小为I，导体棒受到的安培力大小为F，R两端的电压大小为U，R上的热功率为P，则I、F、U和P分别随时间t变化的图象可能正确的是false　　false
A． B．
C． D．
9．如图是质谱仪示意图，离子源S产生的各种不同的正离子束(初速度可看作零)，经电场加速后垂直进入有界匀强磁场，最后到达照相底片P上。设离子在P上的位置与入口处S1的距离为x，可以判断（　　）
A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．若x相同，则离子质量一定相同
D．若x相同，则离子的比荷一定相同
10．如图所示，在x轴上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，两带正电且电量相同；质量分别为m1、m2的粒子A和B以相同的速率从O点与x轴正方向成60°角垂直射入磁场，发现粒子A从a点射出磁场，粒子B从b点射出磁场．若另一与A、B带电量相同而质量不同的粒子C以相同速率从O点与x轴正方向成30°角射入x轴上方时，发现它从ab的中点c射出磁场，则下列说法中正确的是(不计所有粒子重力)( )
A．粒子B在磁场中的运动时间比粒子A在磁场中的运动时间长
B．粒子A、B在磁场中的运动时间相同
C．可以求出粒子C的质量
D．粒子C在磁场中做圆周运动的半径一定比粒子B做圆周运动的半径小
三、实验题
11．小明同学在实验室用如图所示的实验装置完成"探究楞次定律"的实验，实验记录如下表：
磁铁放置情况
磁铁运动情况
电表指针偏转情况
N极朝下
插入线圈
向左偏转
S极朝下
从线圈中抽出
②
②
从线圈中抽出
向右偏转
S极朝下
插入线圈
③
该同学实验记录中有三处忘记记录了，请你补充完整：①______；②______；③______。
四、解答题
12．光具有波粒二象性，光子的能量ε=hν，其中频率ν表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系p=?λ。若某激光管以P=60 W的功率发射波长λ=663 nm的光束，试根据上述理论计算:
(1)该管在1 s内发射出多少个光子?
(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大?
13．如图甲所示，两根相距d=0.30m的平行光滑金属导轨，放置在倾角为false=30°的斜面上，导轨下端接有电阻R1=1Ω，导轨电阻不计，匀强磁场的磁感强度B=0.20T，方向垂直两导轨组成的平面，导轨上放一质量为m=40g的金属杆，金属杆阻值为R2=2Ω，受到沿斜面向上且与金属杆垂直的力F的作用，金属杆从静止开始沿导轨匀加速上滑。杆ab两端电压U随时间t变化的关系如图乙所示。重力加速度取g=10m/s2。求：
(1)金属杆运动的加速度；
(2)2s时力F的大小。
14．现代科学仪器常利用电场.磁场控制带电粒子的运动。如图所示的xoy平面内，存在着2个宽度为d的条形匀强磁场区域，磁场区域1、2的感应强度分别为B1=B，B2=2B，磁场方向都垂直平面向里。在x轴上方还有一沿y轴负向的匀强电场区域，电场强度为false，在x轴上x=2d至4d间有一个收集板。现有一个可以在正y轴上移动的粒子源，该粒子源能沿y轴负方向释放出初速不计.质量为m，带正电荷量为q的带电粒子（重力忽略不计）。
（1）粒子从（0，y）处释放，求粒子在第1、2个磁场区域做圆周运动的轨道半径；
（2）要使粒子不从磁场区域2的下边界射出，求在y轴上释放的位置的最大值y，及粒子再次回到x轴时的坐标；
（3）求带电粒子能打在收集板上，粒子源在y轴上的范围。
15．如图所示，在水平向右场强为E的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的点电荷从A点由静止释放，仅在电场力的作用下运动到B点，所用时间为t ，求：
（1）AB 两点间距离；
（2）A、B两点间的电势差；
（3）点电荷从A点运动到B点过程中电场力对点电荷做的功。
参考答案
1．A
【详解】
由题，带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间false刚好从c点射出磁场，则知带电粒子的运动周期为false．
A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是false，则粒子轨迹的圆心角为
false
速度的偏向角也为false，根据几何知识得知，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°，必定从cd射出磁场．故A正确．
B.当带电粒子的轨迹与ad边相切时，轨迹的圆心角为60°，粒子运动的时间为
false
在所有从ad边射出的粒子中最长时间为false，故若该带电粒子在磁场中经历的时间是false，一定不是从ad边射出磁场．故B错误．
C.粒子从bc边射出时，由几何关系，可知其转过的圆心角：false，粒子运动时间：false，故C错误；
D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是false，则得到轨迹的圆心角为false，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于false，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于
false
故不一定从ab边射出磁场．故D错误．
2．A
【详解】
A．根据磁通量变化的规律知此矩形金属线框中能产生正弦交变电流，故A正确；
B．从矩形金属线框与磁感线垂直的转轴匀速转动开始计时，此线圈产生的电动势瞬时值表达式为false ，所以线圈每经过中性面一次电动势方向变化一次，相应的电流方向也改变一次，故B错误；
C．当线框平面与中性面重合，磁通量最大，感应电动势最小，故C错误；
D．当线框平面与中性面垂直时，磁通量最小，磁通量变化率最大，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．由法拉第电磁感应定律可得，螺线管内产生的电动势为
false
A错误；
B．据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，B错误；
C．电流稳定后，电流为
false
电阻R1上消耗的功率为
false
C错误；
D．电键断开后流经电阻R2的电荷量为
false
D正确。
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
在赤道附近的磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，与地面平行，摇绳的两位同学沿东西方向站立时，匀速摇动电线过程切割磁感线产生感应电流，绳摇到最高点和最低点时，绳子的速度方向都是南北方向，与磁感线方向平行，没有切割磁感线，感应电流等于0，根据右手定则可知电流方向发生改变，产生是交变电流；摇绳的两位同学沿南北方向站立时，匀速摇动电线过程，几乎没有产生感应电流，故A正确，BCD错误；
故选A．
5．C
【解析】
【详解】
A．有交流电的表达式可知ω=100π，则周期false得T=0.02s，故频率false，故A错误；
B．由交流电的瞬时值的表达式false可知，初相位为0，即t=0时，线圈在中性面，磁通最大，故B错误；
C．当false，e最大，故磁通量的变化率最快，故C正确；
D．该交流电最大值为false，则有效值为220Ｖ，故D错误；
故选C．
6．AC
【详解】
地磁场可等效为竖直放置的条形磁铁，地理南极相当于地磁N极，地理北极相当于地磁S极，即地球表面磁感线都是由地理南极发出到达地理北极。上海在北半球，则磁感线的水平分量由南到北，竖直分量竖直向下。
AB．框架水平且MN沿东西方向放置，MN向北运动时垂直切割向下的磁感线分量，由右手定则可知感应电流向西；MN向南运动时感应电流向东；故A正确，B错误。
CD．框架竖直且MN沿东西方向放置，MN向上运动时垂直切割由南指北的水平分量，由右手定则可知感应电流向西；MN向下运动时由右手定则可知感应电流向东；故C正确；D错误。
故选AC。
7．AD
【详解】
根据图像可知，设PQ进入磁场匀速运动的速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨宽度为L，两根导体棒的总电阻为R；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得PQ进入磁场时电流
false
保持不变，根据右手定则可知电流方向Q→P；如果PQ离开磁场时MN还没有进入磁场，此时电流为零；当MN进入磁场时也是匀速运动，通过PQ的感应电流大小不变，方向相反；如果PQ没有离开磁场时MN已经进入磁场，此时电流为零，当PQ离开磁场时MN的速度大于v，安培力大于重力沿斜面向下的分力，电流逐渐减小，通过PQ的感应电流方向相反；
A.图像与分析相符，故A正确。
B.图像与分析不符，故B错误。
C.图像与分析不符，故C错误。
D.图像与分析相符，故D正确。
8．ACD
【详解】
由运动的对称性可知各项物理量和时间的图像应是对称的，因此只需要判断图像的左半部分即可；
由于磁场区域为正六边形，则对边之间的距离：false
最大电动势：false，最大电流false
由几何关系可知，棒刚进入磁场到在磁场中的长度为a时，进入磁场的距离：false，则需要的时间false
在进入磁场的前false内磁场中的棒的长度与棒进入的距离成正比，则在此段时间内导体棒的有效长度false，则 false，R两端的电压为
false；电流为false；功率false，导体棒上的安培力
false
由false，结合最大电流false知图中得各电流值与时间都是正确的，故A正确；
在进入磁场的前false内安培力false与时间时一个二次函数，故B错误；
R两端得电压：false，结合false和A选项可知，C选项的各数据也是正确的．故C正确；
R上的热功率：false，是时间的二次函数，
最大功率：false故D也是正确的
故选ACD．
9．AD
【详解】
AB．离子在电场加速过程，根据动能定理得：
false
解得：
false
在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有：
false
可得：
false
则有：
false
若离子束是同位素，false相同，则false越大，对应的离子质量一定越大，故A正确，B错误；
CD．由false知，只要false相同，对应的离子的比荷false一定相等，故C错误，D正确；
故选AD。
10．AC
【详解】
AB．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子的入射速度方向、出射速度方向与边界夹角相等，则知A、B两个粒子速度的偏向角均为120°，轨迹对应的圆心角也为120°．设轨迹的圆心角为θ，则粒子在磁场中运动的时间false，由图知，B粒子的轨迹半径较大，而θ与v相等，所以B粒子在磁场中的运动时间比A粒子在磁场中的运动时间长，故A正确。
C．设C粒子的质量为m3．Oa=L，ab=d。
粒子做匀速圆周运动，轨迹如图：
故质量为m1、m2、m3的粒子轨道半径分别为：
?false
?false
?false
故：
false（R1+R2）=2R3
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故：
false
?false
?false
联立以上几式解得：
false
故C正确。
D．由上知，C粒子在磁场中作圆周运动的半径可能比B粒子作圆周运动的半径大，故D错误。
故选AC。
11．向左偏转 N极朝下 向右偏转
【详解】
当条形磁铁的N极插入线圈过程中，电流计的指针向左偏转，则有：线圈中向下的磁场增强，则指针向左偏。
[1] 当条形磁铁的S极朝下抽出线圈过程中，线圈中向上的磁场减弱，电流计的指针向左偏转。
[2] 当条形磁铁的N极向下抽出线圈过程中，线圈中向下的磁场减弱，则电流计的指针向右偏。
[3] 当条形磁铁的S极朝下插入线圈过程中，线圈中向上的磁场增强，则电流计的指针向右偏。
12．(1)2.0×1020 （2）2.0×10?7N
【解析】
【分析】
（1）根据E=?cλ求出每个光子的能量，从而根据Pt=nE该管在1s内发射的光子数．
（2）根据动量定理求出黑体表面所受到光束对它的作用力．
【详解】
（1）激光管在1s内发射光子的个数为n＝Pt?cλ＝Ptλ?c＝60×1×6.63×10?76.63×10?34×3×108=2.0×1020个．
（2）在时间△t=1s内黑体获得总冲量为F?△t，由动量定理得：F?△t=np
即：F＝np△t＝n?λ△t=2.0×1020×6.63×10?346.63×10?7×1＝2×10?7N
【点睛】
本题考查了的光子能量和动量定理的基本运用，难度不大，其中该题使用动量定理的另一个目的是强化对光子有动量的理解．需加强训练．
13．(1)5m/s2；(2)0.412N
【详解】
(1)设路端电压为U，金属杆的运动速度为
v=at ①
感应电动势
E=BLv ②
通过电阻R的电流
false ③
电阻R两端的电压
U=IR1 ④
由图乙可得
U=kt，k=0.10V/s ⑤
解得加速度
a=5m/s2
(2)在2s末，通过金属杆的电流
false ⑥
金属杆受安培力
F安=BIL ⑦
由牛顿第二定律得
F－F安－mgsinθ=ma ⑧
解得2s末
F=0.412N
14．（1）false；false；（2）y=9d ；false；（3）false
【详解】
(1)根据动能定理
false
根据牛顿第二定律
false
解得
false
同理可得
false
(2)第1个磁场区域和第2个磁场区域的轨迹如图
由图可知，恰好与下边界相切时
false
false
联立解得
y=9d
由轨迹对称性
false
false
所以粒子再次回到x轴时的坐标
false
(3)由于
false
能打到金属板上，当false的粒子有一部分第一次离开磁场就打到金属板上，有些粒子第一次离开磁场打不到金属板上，从0~2d之间射入电场，根据对称性，进入电场后竖直向上运动，后又沿原路返回继续向右偏转，经2次或3次……就打到金属板上，因此打到金属板上的粒子源在y轴上的范围为
false
15．（1）false （2）false （3）false
【解析】
【详解】
（1）设电荷受到的电场力为F，运动的加速度为a，在t时间内运动的距离为lAB，电场力对电荷做的功为W，电荷向右做匀加速直线运动，则由牛顿第二定律有
F=qE=ma
又
lAB=falseat2
解得
false
（2）（3）由W=Fs，联立解得
false。
设A、B两点间的电势差为UAB，则UAB=W/q，将false代入可得
false