期末复习培优训练与检测（六）--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（六）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图，则( )
A．t1时刻线圈中磁通量为零
B．t2时刻线圈通过中性面
C．t3时刻线圈中电流方向改变
D．t4时刻线圈中磁通量变化率最小
2．如图甲所示，边长false的正方形线框总电阻false（在图中用等效电阻画出），整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），则下列说法中正确的是（　　）
A．回路中电流方向先沿逆时针方向再顺时针方向
B．回路中电流方向始终沿逆时针方向
C．false时刻回路中的感应电动势为零
D．false内线框任一边所受的安培力不变
3．如图所示，水平虚线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图甲所示，一群带正电的同种粒子在false时从虚线上的false点垂直于磁场方向向上与右边界成false（false）角射入磁场，如图乙所示，已知粒子在磁场中运动的轨迹半径为false，周期为false，不计粒子重力，则在false角变化过程中下列说法正确的是（　　）
A．粒子距水平虚线的最远距离为false
B．粒子在磁场中运动的速度始终不变
C．无论false角多大，粒子均能射出磁场
D．粒子在虚线上方运动的最长时间为false
4．在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该 ( )
A．平行南北方向,在小磁针正上方
B．平行东西方向,在小磁针正上方
C．东南方向,在小磁针正上方
D．西南方向,在小磁针正上方
5．如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（　　）
A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到B
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的false倍
二、多选题
6．如图甲所示，一光滑的平行金属导轨ABCD竖直放置．AB、CD相距L，在A、C之间接一个阻值为R的电阻；在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、高度为5h的有界匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m电阻为r长度也为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合）．现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始向上运动，导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，下列判断正确的是（　　）
A．导体棒离开磁场时速度大小为3mg(R+r)B2L2
B．离开磁场时导体棒两端电压为2mgRBL
C．导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为5BL?R
D．导体棒经过磁场的过程中，电阻R产生焦耳热为9mg?RR+r-2m3g2R(R+r)B4L4
7．下列关于地磁场的描述中正确的是：（ ）
A．指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用
B．观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合
C．赤道上空的磁感线由北指南
D．地球南、北极的磁感线和海平面平行
8．如图所示，以直角三角形false为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为false，false，false，false为false的中点，在false点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子，粒子的比荷false已知，发射速度大小都为false，且满足false，发射方向由图中的角度false表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计粒子间的相互作用及重力作用），下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场中运动半径为false
B．false的粒子可能从false段射出
C．在false边界上最多有一半区域有粒子射出
D．所有从false边界射出的粒子随着false角的增大在磁场中运动时间变小
9．质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D处有一荧光屏．同位素离子源产生a、b两种电量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点．离子重力不计．则
A．a离子质量比b的大
B．a离子质量比b的小
C．a离子在磁场中的运动时间比b的短
D．a，b离子在磁场中的运动时间相等
10．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直，一正方形单匝导线框abcd位于纸面内，如图a傲视，t=0时cd边与磁场边界重合，线框在水平外力F的作用下从静止开始做变速直线运动通过该磁场，规定逆时针方向为磁感应电流的正方向，回路中感应电流随时间变化如图b所示；规定水平向左为力的正方向，下列给出的关于回路中感应电动势E，线框所受安培力false，外力F随时间变化的图像中，可能正确的是
A． B． C． D．
三、实验题
11．探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池（用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系）。
(1)实验现象：如图1所示，根据实验现象，完成以下内容：
a
①比较甲图和______，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为______；
②实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的______；
(2)为进一步弄清电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一档含有直流电源，他应选用多用电表的______档对电流表进行测试。实验发现当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动；
(3)为了能进一步了解感应电流大小随时间变化的关系，要使用电流传感器，连接好后，以甲图为例，你认为在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是______。
A．B．C．D．
四、解答题
12．一束电子流经U=1500V的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图所示。若两板间距d=2.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？
13．一质量为m、长为L的柔软绳自由悬垂，下端恰与一台秤的秤盘接触.某时刻放开柔软绳上端，如图所示，求台秤的最大读数.
14．直流电动机是常见的用电器，其原理可简化为如图所示的情景．在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，直流电源与间距为L的两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ连接，整个装置固定在水平面内，导轨电阻不计．质量为m0的金属导体棒ab垂直放在轨道上，且与轨道接触良好．电源电动势为E，内阻为r，导体棒ab电阻为R．闭合开关，导体棒ab 从静止开始向右运动，并通过光滑定滑轮提升质量为m的重物．
（1）求闭合开关的瞬间，导体棒受到的安培力；
（2）导体棒ab切割磁感线运动时会产生感应电动势，该电动势总是削弱电源电动势的作用，因此称为反电动势，其大小可以表示为E反= BL v．请选取匀速提升重物的过程，结合能量转化与守恒定律证明：电路中的电流false ；
（3）重物从静止开始向上提升，当重物提升高度为h时，导体棒速率为v，计算此过程安培力做的总功．
15．x轴下方有两个关于直线x＝－0.5a对称的沿x轴的匀强电场(大小相等，方向相反)，如图甲所示，一质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力)，以初速度v沿y轴正方向从P点进入电场，后从原点O以与过P点时相同的速度进入磁场(图中未画出)，粒子过O点的同时在MN和x轴之间加上按图乙所示的规律发生周期性变化的磁场，规定垂直纸面向里为正方向，正向磁场与反向磁场的磁感应强度大小相等，且持续的时间相同，粒子在磁场中运动一段时间后到达Q点，并且速度也与过P点时速度相同，已知P、O、Q在一条直线上，与水平方向夹角为θ，且P、Q两点横坐标分别为－a、a．试计算：
(1)电场强度E的大小．
(2)磁场的磁感应强度B的大小．
(3)粒子从P到Q的总时间．
参考答案
1．C
【详解】
A、t1时刻感应电动势为零，磁通量最大．故A错误．
B、t2时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直．故B错误．
C、t3时刻线圈通过中性面，线圈中电流方向改变．故C正确．
D、t4时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大．故D错误．
故选C
2．B
【详解】
AB．由楞次定律可知，整个过程感应电流始终沿逆时针方向，故A错误，B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
由图乙所示图象可知，磁感应强度的变化率不变，S不变，整个过程产生的感应电动势不变，在t1时刻磁感应强度为零，但磁感应强度的变化率不为零，感应电动势不为零，故C错误；
D．感应电动势E不变，感应电流也不变，当B是变化的，安培力F=BIL大小是变化的，电流方向不变，磁场方向变化，安培力方向发生变化，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．当false时，粒子与水平虚线的最远距离false略小于false，A错误；
B．粒子在磁场中运动的过程中，所受洛伦兹力对其不做功，故粒子的速度大小不变，但粒子速度方向时刻改变，故粒子在磁场中运动速度发生了变化，B错误；
CD．粒子的轨迹如图所示，
粒子以false射入磁场时，粒子在虚线上方运动一圈回到入射边界的时间为
false
因为false，故粒子在虚线上方运动的最长时间略小于false，在这个角度范围内，无论false角多大，粒子均能射出磁场，C正确，D错误；
故选C。
4．A
【详解】
由于地磁场的作用，小磁针指向南北方向，要能观察到小磁针由于通电导线产生的磁效应面产生的偏转，通电直导线不能放在东西方向，这样观察到小磁针的偏转，应将放置在平行南北方向，并且在小磁针正上方，故A正确，BCD错误．
5．C
【详解】
A．边AB和CD切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流由B指向A，故A错误；
BC．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；
D．据false可知，ω增大一倍，Em也增大一倍，感应电动势的有效值也增大一倍，根据false可知，通过电阻电流的有效值也增大一倍，故D错误。
故选C。
6．BD
【解析】试题分析：根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小．根据q=ΔΦR+r求通过电阻R的电荷量．根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压．根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热．本题是电磁感应与力学知识的综合应用，对于这类问题一定要正确分析安培力的大小和方向，要掌握安培力经验公式F安=B2L2vR+r，做选择题时直接运用可节省时间．
设导体棒离开磁场时速度大小为v．此时导体棒受到的安培力大小为F安=BIL=BLBLvR+r=B2L2vR+r，由平衡条件得F=F安+mg，由图2知：F=3mg，联立解得v=2mgR+rB2L2，A错误；离开磁场时，由F=BIL+mg=3mg得I=2mgBL，导体棒两端电压为U=IR=2mgRBL，B正确；导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为q=ΔΦR+r=B?5dLR+r=5BLdR+r，C错误；导体棒经过磁场的过程中，设回路产生的总焦耳热为Q．根据功能关系可得：Q=WF?mg?5d?12mv2，而拉力做功为：WF=2mgd+3mg?4d=14mgd，电阻R产生焦耳热为QR=RR+rQ，联立解得： QR=9mgdRB4L4?2m3g2R(R+r)2B4L4R+r，D正确．
7．AB
【解析】
指南针总是指向南北，是因为受到了地磁场的作用，地球本身就是一个大磁体，故A正确；地磁两极与地理两极并不完全重合，有一个夹角，这个夹角叫磁偏角，故B正确；地球周围的地磁场的磁感线是从地理南极出发到地理北极，所以赤道上空的磁感线由南指向北，故C错误；两极处的磁感线与水平面近似垂直，故D错误．所以AB正确，CD错误．
8．ACD
【详解】
A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
false
且false解得
false
故A正确；
B．若粒子刚好从D点射出，由几何关系可知，弦长为L，设此时的弦切角为false，则有
false
得
false
即此时粒子刚好沿OC方向进入磁场，由旋转法可知，false的粒子不可能从CD段射出，故B错误；
C．当θ=false飞入的粒子在磁场中，粒子恰好从AC中点飞出，因此在AC边界上只有一半区域有粒子射出，故C正确
D．设从AO段射出的粒子的弦切角为false，则运动时间为
随着false角的增大，弦切角false减小，则运动时间减小，故D正确。
故选ACD。
9．BC
【详解】
AB．设离子进入磁场的速度为v，false，在磁场中false，联立解得：false，由图知，离子b在磁场中运动的轨道半径较大，a、b为同位素，电荷量相同，所以离子b的质量大于离子a的，所以A错误；B正确；
CD．在磁场运动的时间均为半个周期，即false，由于离子b的质量大于离子a的，故离子b在磁场中运动的时间较长，C正确；D错误．
10．ACD
【详解】
A．感应电流：false，则：E=IR，由于R是定值，E随时间变化规律与I随t变化规律相同，故A正确；
BC．安培力：F安=BIL，由于B、L是定值，则F安随t的变化规律与I随t的变化规律相同，故C正确，B错误；
D．感应电流：false，B、L、R是定值，由I-t图线可知，线框做匀变速直线运动，a大小不变；对线框，由牛顿第二定律得：
F-F安=ma
外力：
F=F安+ma=BIL+ma
由于B、L、m、a都是定值，图D所示图象与I-t图线是对应的，故D正确；
故选ACD。
11．丁图 当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同 （磁场）磁通量的变化 欧姆档 A
【详解】
(1)[1][2]由题图可知，比较甲图和丁图可知，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同；
[3]感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的（磁场）磁通量的变化；
(2)[4]多用电表内部某一挡含有直流电源，依据欧姆表内部有电源，因此电表的欧姆挡对电流表进行测试；
(3)[5]当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反。
故选A。
12．480V
【详解】
在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压。加速过程，由动能定理得
false
进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上作匀速运动，有
false
在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动，加速度为
false
偏转距离为
false
能飞出的条件为
false
false
13．3mg
【详解】
设t时刻落到秤盘上的绳长为x，此时绳速为
false
在时间内，有质量为
的绳落到秤盘上，其中false为绳的线密度（线密度是绳单位长度的质量）。取向上为正方向，忽略微元段绳本身的重力冲量，根据动量定理，有:
解得:
故:
false
所以软绳将要全部掉到秤盘上时台秤的读数最大为3mg。
14．（1）false（2）见解析；（3）false
【解析】
【详解】
（1）开关闭合瞬间重物的加速度最大，此时false
false 方向平行导轨向右；
（2）匀速运动时，任取一段时间，由能量转化关系：
false
则false
即false
因为false 则false
（2）对ab棒：false
对重物：false
解得false
15．(1)false；(2)false；(3)false；
【详解】
(1)带电粒子在第三象限的运动为两个阶段的匀变速曲线运动，且时间相等，设为t，对该运动分析得
y方向
atanθ＝2vt
x方向
false
解得
t＝false
E＝false
(2)带电粒子在第一象限的磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示(只画出一个周期的情况)
设半径为R，由几何关系可知
false＝4nRcosθ(n＝1,2,3，…)
Bqv＝mfalse
解得
false?(n＝1,2,3，…)．
(3)带电粒子在电场中运动的时间
t电＝2t＝false.
研究带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，设时间为t磁，设单个圆弧对应的圆心角为α，由几何关系可知
α＝π－2θ
则
t磁＝2nfalse＝false
所以粒子从P到Q的总时间
t总＝t电＋t磁＝false