期末复习培优训练与检测（八） 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（八）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．如图所示，在边长ab＝1.5L，bc＝falseL的矩形区域内存在着垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O处有一粒子源，可以垂直磁场向区域内各方向发射速度大小相等的同种带电粒子，若沿Od方向射入的粒子从磁场边界cd离开磁场，该粒子在磁场中运动的时间为t0，圆周运动半径为L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是
A．粒子带负电
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0
C．粒子的比荷为false
D．粒子在磁场中运动的最长时间为2t0
2．一矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的正弦交流电压u随时间t变化的关系如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．该交流电的频率为100Hz
B．t＝0时刻，线框平面与磁场方向平行
C．用交流电压表测量该电压时示数为220V
D．电压瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V)
3．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（ ）
B．
C． D．
4．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知(　　)
A．0.01 s时刻线圈处于中性面位置
B．0.01 s时刻穿过线圈的磁通量为零
C．该交流电流的有效值为2 A
D．该交流电流的频率为50 Hz
二、多选题
5．长为false的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为false，板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（　　）
A．使粒子的速度vfalse
C．使粒子的速度v>false D．使粒子的速度false6．如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面呈false角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒在MN与PQ之间部分的电阻为R，当ab棒沿导轨下滑的距离为x时，棒的速度大小为v。在这一过程中下列判断正确的是（　　）
A．金属棒ab运动的加速度大小始终为false
B．金属棒ab此时受到的安培力为false
C．通过金属棒ab横截面的电荷量为false
D．金属棒ab产生的焦耳热为false
7．质谱仪的结构原理图如图所示，水平极板S1、S2间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒N内可以产生质子和氚核（它们的电荷量之比为1：1，质量之比为1：3），它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场，在磁场中运动半周后打到底片P上. 不计质子和氚核受到的重力及它们间的相互作用，下列判断正确的是（ ）
A．质子和氚核在极板间运动的时间之比为false
B．质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1：1
C．质子和氚核在磁场中运动的速率之比为false
D．质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为false
8．如图所示，宽度为2d的区域内存在匀强磁场B，磁场方向垂直纸面向里．一半径为d的正方形线框abcd由粗细均匀的金属导线绕成，初始时线框右边恰好与磁场边界重合，现让线框匀速穿过磁场区域，电流逆时针为正方向，下列关于ab两点间的电压Uab及通过线圈中的电流i随线圈位移x的变化正确的是
A． B．
C． D．
9．如图所示，几位同学在学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计上的两个接线柱上，形成闭合回路．两个同学分别沿东西方向站立，女生站在西侧，男生站在东侧，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线．假设图中所在位置地磁场方向与地面平行，由南指向北．下列说法正确的是
A．当电线到最高点时，感应电流最大
B．当电线向下运动时，B点电势高于A点电势
C．当电线向下运动时，通过灵敏电流计的电流是从B流向A
D．两个同学沿南北方向站立时，电路中能产生更大的感应电流
三、实验题
10．如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。
（1）用false铅笔将下图中所缺的导线补接完整____________。
（2）如果在闭合开关瞬间发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，那么合上开关稳定后，将原线圈迅速从副线圈拔出时，灵敏电流计指针____________。原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，灵敏电流计指针_____________。（本小题选填“向左偏”、“向右偏”或“不偏转”）
四、解答题
11．如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。导轨的电阻可忽略不计。
(1)求回路中的感应电流I和导体棒两端的电压U；
(2)通过公式推导证明：导体棒向右匀速运动t时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电；
(3)若要使回路中不产生感应电流，在导体棒运动的过程中，磁感应强度B应随时间t变化。设t = 0时刻磁场的磁感应强度大小为B0，请在图2中作出相应的B- t图像，并通过推导说明作图依据。
12．如图示匀强电场宽度为L，一带电粒子质量为m，带电荷量为+q，从图中A点以v0垂直于场强方向进入匀强电场，若经电场偏转后粒子从B点飞出，B点到入射线距离也为L，不计粒子重力．求：
（1）求粒子从A到B运动的时间和在电场中运动的加速度；
（2）粒子飞出B点时的速度大小和方向；
（3）A、B两点间电势差UAB．
13．如图所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示．在x轴上有一点M，离O点距离为L，现有一带电荷量为＋q、质量为m的粒子，从静止开始释放后能经过M点，如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？（重力不计）
参考答案
1．D
【详解】
A.由题设条件作出以O1为圆心的轨迹圆弧，如图所示，
由左手定则，可知该粒子带正电，选项A错误；
B.由图中几何关系可得
sinθ＝false＝false
解得
θ＝false
可得T＝6t0，选项B错误；
C.根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律可得T＝false ，解得
false
选项C错误；
D.根据周期公式，粒子在磁场中运动时间t＝false，在同一圆中，半径一定时，弦越长，其对应的圆心角α越大，则粒子在磁场中运动时间最长时的轨迹是以O2为圆心的圆弧，如图所示，由图中几何关系，α＝false，解得t＝2t0，选项D正确；
故选D。
2．C
【详解】
A．由u-t图象得到周期T=0.02s，f=false=50Hz，故A错误；
B．t=0时刻，e=0，线框平面与磁场方向垂直，故B错误；
C．据图象可知，电动势的峰值是Em=220falseV，则有效值为 220V，用交流电压表测量该电压时示数为220V，故C正确；
D．电压瞬时值表达式为u=Umsinωt=220falsesin100πt（V），故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
CD．0-1s，感应电动势为

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

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。
4．B
【详解】
0.01s时刻感应电流最大，磁通量为零，位置与中性面垂直，A错；B对；峰值为6.28A，有效值为6.28A/1.414=4.45A，C错；周期为0.04s,频率为1/T=25Hz，D错；
5．AB
【详解】
欲使粒子不打在极板上，如图所示，带正电的粒子从左边射出磁场时，其在磁场中圆周运动的半径
false
粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力，根据
false
可得粒子做圆周运动的半径
false
所以粒子不打到极板上且从左边射出，则
false
即
false
带正电的粒子从右边射出，如图所示，此时粒子的最小半径为R，由上图可知
false
可得粒子圆周运动的最大半径
false
则
false
即
false
故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足
false或false
故选AB。
6．BC
【详解】
A．在ab加速运动的某时刻，根据牛顿第二定律可得
mgsinθ-BIL=ma
金属棒ab运动的加速度大小随着速度的增大而减小，所以加速度为一个变量，A错误；
B．在速度为0～v这一过程中，当金属棒的速度为v时，ab受到的安培力为
false
选项B正确；
C．通过金属棒ab横截面的电荷量为
选项C正确；
D．金属棒ab产生的焦耳热为Q，根据动能定理可得
false
解得
Q=mgxsinθ?falsemv2
因安培力随速度不断变化，则不能用W=Fx求解安培力的功，则选项D错误。
故选BC。
7．ACD
【详解】
A．质子和氚核在极板间运动时，有
false
则有
false
所以质子和氚核在极板间运动的时间之比为false，故A正确。
B．质子和氚核都为半个周期，周期的表达式为
false，
所以质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1:3 ，故B错误;
C．质子和氚核在磁场中运动的速率由加速电场来决定，则有
false
解得
false
所以质子和氚核在磁场中运动的速率之比为false，故C正确;
D．粒子在磁场中的运动半径为
false
故质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为false，故D正确。
故选ACD。
8．AD
【详解】
从ab边开始进入磁场到cd边进入磁场过程中，只有ab边切割磁感线，产生的电动势为E=BLv，ab两点的电压为false，电流为false，从cd进入磁场到ab边开始出磁场过程中，ab，cd两条边切割磁感线，此时线圈中无电流产生，但ab，cd两端有电压即为false，从ab边出磁场开始到cd边出磁场，只有cd边切割磁感线，产生的电动势为E=BLv，ab两点的电压为false，电流false，由右手定则可知，电流方向与I1方向相反，由以上分析可知，AD正确．
点晴：解决本题关键分析线框穿过磁场的过程，线框全部在磁场中时，线框中无感应电流，但ab、cd两边切割磁感线，即有感应电动势，ab两点的电压并不等于电动势，根据闭合电路欧姆定律可知，即为路端电压．
9．BC
【详解】
A. 当“绳”摇到最高点时，绳的速度为零，根据感应电动势E=BLv，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；
B. 当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，所以B点电势高于A点电势，故B正确；
C. 根据以上分析，当电线向下运动时，通过灵敏电流计的电流是从B流向A，故C正确；
D. 当两个同学沿南北方向站立时，电线上下运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误．
故选BC
10． 向右偏 向左偏
【详解】
(1)[1]小线圈与电源、开关、滑动变阻器构成一个可调电磁铁，大线圈与电流计组成一个回路，以检测大线圈是否有感应电流产生，如图所示
(2)[2]如果在闭合开关瞬间发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明大线圈内磁通量增大时，灵敏电流计指针向左偏，那么合上开关稳定后，将原线圈迅速从副线圈拔出时，磁通量减小，灵敏电流计指针向右偏。
[3]原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，电阻减小，电流增大，大线圈内磁通量增大，灵敏电流计指针向左偏。
11．(1)false，false；(2)见解析；(3)见解析
【详解】
(1)MN运动产生电动势
E = BLv
根据闭合电路欧姆定律
false
得
false
路端电压
U = IR
得
false
(2)MN做匀速运动，受力平衡，有
false
t内MN运动的距离
拉力做功
电路获得的电能
可知，t时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电。
(3)若要使回路中不产生感应电流，应保持回路中的磁通量不变，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。设t=0时导体棒MN距导轨左端的距离为d，回路中的磁通量
B0Ld
t时刻磁场的磁感应强度为B，导体棒MN距导轨左端的距离为d + vt，回路中的磁通量
BL（d + vt）
回路中的磁通量不变，则
代入整理得
false
12．（1）false ,false （2）false 速度与水平方向的夹角为false （3）false
【解析】
试题分析：（1）粒子做类平抛运动，
水平方向有：L=v0t
竖直方向由牛顿第二定律有：false，
解得：false，false
（2）粒子在电场力方向上的分速度设为vBY．则：
根据竖直方向位移：false
水平方向位移：L=v0t
解得：vBy=2v0，
粒子飞出B点时的速度false．
B点速度与水平方向的夹角设为α，
（3）因false
又A、B两点间电势差 UAB=EL
联立解得：false．
考点：带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题根据类平抛运动的特点，运用运动的分解法，根据力学的基本规律，如牛顿第二定律、运动学，第3问也可运用动能定理求解．
13．y＝false（n＝1，2，3……）
【详解】
由于此粒子从静止开始释放，又不计重力，要能经过M点，其起始位置只能在匀强电场区域，其具体过程如下：先在电场中由y轴向下做加速运动，进入匀强磁场中运动半个圆周再进入电场做减速运动，速度为零后又回头进入磁场，其轨迹如图所示（没有画出电场和磁场方向），
故有：
L＝2nR（n＝1，2，3，…）
又因在电场中，粒子进入磁场时的速度为v，则有：
qE·y＝falsemv2
在磁场中，又有：
Bqv＝false
联立得
y＝false（n＝1，2，3……）