期末复习培优训练与检测（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培优训练与检测（二）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．一科考船进行环球科考活动从北极附近出发，一路向南直到南极附近，沿途不断测量地磁场的大小和方向，他的测量结果可能是（　　）
A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向
B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向
C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角
D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角
2．如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是(　　)
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电动势最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大
3．如图所示，边长为L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向里，两磁场的磁感应强度大小均为B．顶点A处有一粒子源，粒子源能沿∠BAC的角平分线发射不同速度的粒子粒子质量均为m、电荷量均为+q，粒子重力不计．则粒子以下列哪一速度值发射时不能通过C点（ ）
A．false B．false C．false D．false
4．如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示．t=0时刻磁场方向垂直纸面向里，在0～4s时间内，线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系（规定水平向左为力的正方向）可能是下图中的（ ）
A． B． C． D．
5．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（　　）
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直
B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为22V
D．0~0.02s时间内通过灯泡的电量为0
二、多选题
6．如图所示，足够长的“Π”形光滑金属导体框竖直固定，导轨的宽度为l，上端接有阻值为R的电阻，质量为m的金属棒MN与框架垂直且接触良好。在abcd区域内有磁感应强度大小为B1方向垂直于框架平面向里的匀强磁场，在cdef区域内有磁感应强度大小为B2，（B2A．金属棒在abcd、cdef两区域内下滑时所受安培力的方向相反
B．金属棒在abcd区域内匀速下滑的速度大小为false
C．金属棒由静止释放时到边界ab的高度为false
D．金属棒进入cdef区域的瞬间加速度的大小为false
7．一正方形闭合导线框abcd边长L=0.1 m，各边电阻均为1Ω，bc边位于x轴上，在x轴原点O右方有宽L=0.1 m的磁感应强度为1T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．在线框以恒定速度4 m/s沿x轴正方向穿越磁场区域的过程中，如图所示的各图中，能正确表示线框从进入到穿出磁场过程中，ab边两端电势差Uab和回路中电流I（设顺时针方向为正方向）随导线框ab边位置变化情况的是（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，空间存在方向垂直纸面的匀强磁场，一粒子发射源P位于足够大绝缘平板MN的上方距离为d处，在纸面内向各个方向发射速率均为v的同种带电粒子，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力，已知粒子做圆周运动的半径大小也为d，则粒子
A．能打在板上的区域长度为2d
B．能打在板上离P点的最远距离为2d
C．到达板上的最长时间为false
D．到达板上的最短时间为false
9．下列说法正确的是（　　）
A．地球一个巨大的磁体，其磁体的false极在地理南极附近，磁体的false极在地理北极附近
B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地球的两极并不重合，而是有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的
D．在地球表面各点磁场强弱相同
10．如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直纸面的匀强磁场，质子和α粒子分别从上板中心S点由静止开始运动，经电场加速后从O点垂直磁场边界进入匀强磁场，最后从a、b两点射出磁场（不计重力），下列说法正确的是（　　）
A．磁场方向垂直纸面向里
B．从a点离开的是质子
C．从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大
D．粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的粒子所用时间较
三、实验题
11．某同学用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件
(1)图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成图中实物间的连线_____________。
(2)若连接好实验电路并检查无误后，闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈______（填“A”或“B”）中有了感应电流。
(3)他还进行了其他三项操作尝试，发现也产生了感应电流，请写出三项可能的操作：
①__________；
②__________。
③__________。
四、解答题
12．如图所示，一消防车空载时的质量为2000kg．储水容积为10m3，储满水后静止在倾角为37°斜坡上，水枪出水距水平地面离度为3.2m，打开水枪水流持续向坡底水平射出，水落到水平面上的着火点，着火点到射出点的水平距离为48m，已知水枪出水口的面积为2×10－3m2，水的密度为1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求
（1）水射出枪口时的速度大小；
（2）从打开水枪开始计时．水喷完前消防车受到的摩擦力随时间变化的关系式．
13．如图所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上．在A板的中央P点放置一个电子发射源．可以向各个方向释放电子．设电子的质量为m、电荷量为e，射出的初速度为v．求电子打在B板上的区域面积？(不计电子的重力)
14．如图所示，倾角θ=30°，宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1T，范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量m=0.2kg，电阻R=1Ω．放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)，当ab棒移动2．8m时获得稳定速度，在此过程中，金属棒产生的热量为5．8J(不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10m/s2)，
求：(1)ab棒的稳定速度；
(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间．
15．如图，光滑水平桌面上有一个矩形区域false，false长度为L，false长度为false，false区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为false的绝缘小球（可视为质点）以大小为false的初速度从f点向右进入磁场区域。
(1)若小球从false边离开磁场，求k的最大值；
(2)若false左边有水平向左的匀强电场（图中未画出），小球从false边中点离开磁场，求k的可能值。
参考答案
1．D
【详解】
由于地磁两极与地理两极不重合，所以磁场的方向不沿正南、正北方向；由于地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面不同位置的磁场强弱不同；故选D。
2．D
【解析】当线圈平面转到中性面的瞬间，AB和CD边方向与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，A错误；当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零， B错误；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，C错误；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，根据法拉第电磁感应定律，则线圈中磁通量的变化率最大，D正确．
3．C
【详解】
粒子带正电，且经过C点，其可能的轨迹如图所示：
所有圆弧所对圆心角均为60°，所以粒子运行半径：
r=false（n=1，2，3，…），
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
qvB=mfalse，
解得：
false（n=1，2，3，…），
则false的粒子不能到达C点，故ABD不合题意，C符合题意。
故选C。
【点睛】
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，根据题意作出粒子的运动轨迹是解题的关键，应用数学知识求出粒子的可能轨道半径，应用牛顿第二定律求出粒子的速度即可解题．
4．A
【详解】
CD．0-1s，感应电动势为
false
为定值；感应电流
false
为定值；安培力
F=BI1L∝B
由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，故CD均错误；
AB．3s-4s内，感应电动势为
false
为定值；感应电流
false
为定值；安培力
F=BI2L∝B
由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零；由于B逐渐减小到零，故通过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量减小，有扩张趋势，故安培力向外，即ab边所受安培力向左，为正，故A正确，B错误；
故选A。
5．B
【详解】
A．由图乙可知t=0时感应电动势为零，处于中性面上，故A错误；
B．由题图乙可知周期T=0.02s，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B正确；
C．由题图乙可知交流电电动势的最大值是false，有效值为
false
根据闭合电路的分压特点得电压表的示数为
false
故C错误；
D． 0~0.01s时间内通过灯泡的电量
false
false
联立可得
false
故D错误。
故选B。
6．BD
【详解】
A．根据楞次定律中的“来拒去留”，可知金属棒在abcd、cdef两区域内下滑时所受安培力方向均竖直向上，故A错误；
B．设金属棒在abcd区域内匀速下滑的速度大小为v，根据平衡条件有
false
解得false，故B正确；
C．设金属棒由静止释放时到边界ab的高度为h，由机械能守恒定律有
false
解得false，故C错误；
D．因B2false
此时金属棒的加速度大小
false
解得false，故D正确。
故选BD。
7．BC
【详解】
AB．分两段研究：ab进入磁场切割磁感线过程和dc切割磁感线过程．
ab进入磁场切割磁感线过程中，x在0-L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为逆时针，ab相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab＞0．感应电动势为
E=BLv=1×0.1×4V=0.4V
电路中的电流
I＝false＝0.1A
Uab是外电压，则有
Uab=I?3r=0.3V
dc切割磁感线过程，x在L-2L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为顺时针，dc相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab＞0．感应电动势为
E=BLv=1×0.1×4V=0.4V
Uab是外电压
Uab=Ir=0.1V
则B正确，A错误；
CD．ab进入磁场切割磁感线过程中，x在0-L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为逆时针，dc切割磁感线过程，x在L-2L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为顺时针．大小都是0.1A．故C正确，D错误．
故选BC．
8．BC
【详解】
A．打在极板上粒子轨迹的临界状态如图所示
根据几何关系知，带电粒子能到达板上的长度
l=R+falseR=（1+false）R=（1+false）d
所以A错误；
B．由图可以看到打在板上最远点是右边，由几何关系可得，它与P点的距离是2d，所以B正确；
CD．在磁场中运动时间最长和最短粒子运动轨迹示意图如图所示
由几何关系知，最长时间
t1=falseT
最短时间
t2=falseT
又有粒子在磁场中运动的周期
false
根据题意
t1=false
t2=false
所以C正确；D错误；
故选BC。
9．AB
【详解】
A．地球一个巨大的磁体，其磁体的false极在地理南极附近，磁体的false极在地理北极附近，A正确；
B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下，B正确；
C．在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，C错误；
D地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，两极附近磁场最强，D错误。
故选AB。
10．BD
【详解】
A．质子和α粒子都带正电荷，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，A正确。
BC．粒子在匀强电场中加速，由动能定理
false
解得
false
进入匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力
false
联立解得
false
由此可知，α粒子的轨道半径较大，从a点离开的是质子，从b点离开的是α粒子，α粒子在磁场中运动的速率较小，B正确，C错误。
D．质子和α粒子在电场中加速，α粒子末速度是质子末速度的false，在电场中运动时间是质子的false倍。而质子和α粒子在磁场中运动时间都是半个周期，由周期公式
false
可知α粒子在磁场中运动时间是质子在磁场中运动时间的2倍。综上可知，粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的α粒子所用时间较长，D正确。
故选BD。
11． B 闭合开关，将滑动变阻器的滑片快速滑动 将线圈A（或铁芯）快速抽出 断开开关的瞬间
【详解】
（1）[1]本实验中线圈A与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化，从而使线圈B产生电磁感应线象，故线圈B应与检流计相连，如图所示
（2）[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B中有了感应电流；
（3）[3][4][5]线圈B中产生感应电流的原因是其磁通量发生变化，则可能的操作：①闭合开关，将滑动变阻器的滑片快速滑动；②将线圈A（或铁芯）快速抽出；③断开开关的瞬间。
12．（1）60m/s（2）f＝6.624×104－720t（N）
【解析】
（1）水出口速度为v，由平抛运动h＝falsegt2
水平方向x＝vt
解得：v＝60m/s
（2）取t时间喷出的水为研究对象，m＝ρSvt
由动量定理：F't＝mv
解得：F'＝ρSv2
由牛顿第三定律得：水对车的作用力F＝F'
取消防车为研究对象，以沿斜面向上为正方向，其受力平衡：
（M＋ρV0－ρSvt）gsin37°＝Fcos37°＋f
解得：f＝6.624×104－720t（N）
点睛：此题考查平抛物体的运动以及动量定律在流体问题中的应用，解题的关键是正确选择研究对象：即单位时间喷出气体的质量；结合平衡知识解答.
13．false
【详解】
打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速运动，即
r＝vt
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即
false
电子在平行电场方向上的加速度
false
电子打在B板上的区域面积
S＝πr2
联立得
false
14．(1) v1=2m/s(2) t=1．5s
【详解】
（1）ab棒达到稳定速度后，应具有受力平衡的特点，设此时棒ab所受安培力为FB.则
F=mgsin30°+FB（1）
而
FB=BIL=false. （2）
牵引力
F=false（3）
将②③代入①后得
false=mgsin30°+false（4）
代入数据后得v1=2m/s，v2=3m/s（舍去）
（2）设从静止到稳定速度所需时间为 t .棒ab从静止开始到具有稳定速度的过程中在做
变加速直线运动，据能量守恒得：
Pt=falsemv2+mgsin30°s+Q （5）
代入数据得t=1.5s
15．(1)false；(2)false或false或false
【详解】
(1)小球进入磁场以后，将做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得
false
解得
false
可知，小球运动半径越大，k越大；在小球从ed边离开的所有轨迹中，半径最大的如图1所示
由图可知
false
故
false
(2)令z点为ed边的中点，分类讨论如下
①小球在磁场中偏转一次从z点就离开磁场，如图2
由几何关系，可得
false
解得
false
可得
false
②由图可知小球能从z点离开磁场要满足false，则小球在磁场中还可能经历一次半圆运动后进入电场，再被电场加速后又进入磁场，最终从z点离开，如图3和图4
由几何关系可得
false
解得
false 或 false
可得
false或false
其中，false对应图3，false对应图4，综合①②可得小球能从z点离开磁场，k的可能值为
false或false或false