期末复习培优训练与检测（七）--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（七）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．线圈在磁场中转动时产生的交变电流如图所示，已知外电路为纯电阻电路。从图象可知（　　）
A．在A和C时刻线圈平面与磁场垂直
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大
C．在A和C时刻感应电流改变方向
D．若从0时刻到D时刻的时间为0.02s，则在1s内交变电流的方向改变50次
2．关于地球的地磁场方向，下列说法正确的是
A．在地表空间是从南极指向北极
B．在地表空间是从北极指向南极
C．在地表空间南半球是从赤道指向南极，北半球是从赤道指向北极
D．在地表空间南半球是从赤道指向北极，北半球是从赤道指向南极
3．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示．在t＝0时刻平板之间中心有一质量为m电荷量为q的微粒恰好处于静止，则以下说法正确的是(　　)

A．微粒带负电荷
B．第2秒内上极板带正电
C．第3秒内上极板带负电
D．第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 πr2/d
4．有一交流发电机模型，矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，发电机负载为白炽小灯泡，若线圈匝数为 100匝，回路总电阻为 2 Ω，线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间 t 的变化规律为Φ＝0.04sinπt（Wb），设π2＝10，回路中电阻值恒定不变，则
A．t＝0 时，回路瞬时电流为零
B．t＝10 s 时，回路电流改变方向
C．t＝1.5 s 时，回路瞬时电流最大
D．从 t＝0 到 t＝10 s 时间内，回路产生的焦耳热为 400 J
5．如图所示，AB与BC间有垂直纸面向里的匀强磁场，false为AB上的点，PB=L．一对正、负电子(重力及电子间的作用均不计)同时从P点以同一速度沿平行于BC的方向射入磁场中，正、负电子中有一个从S点垂直于AB方向射出磁场，另一个从Q点射出磁场，则下列说法正确的是
A．负电子从S点射出磁场
B．正、负电子先后离开磁场
C．正、负电子各自离开磁场时，两速度方向的夹角为150°
D．Q、S两点间的距离为L
二、多选题
6．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。图为质谱仪的原理示意图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S由静止飘入电势差为U的加速电场，经加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（　　）
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕
C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚
7．如图，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L。光滑均匀金属导轨OM、ON固定在桌面上，O点位于磁场的左边界，且OM、ON与磁场左边界成45°角。均匀金属棒ab放在导轨上，且与磁场的右边界重合。t＝0时，金属棒在水平向左的外力F作用下以速度v0做匀速直线运动，直至通过磁场。已知均匀金属棒ab间的总电阻为R，其余电阻不计，则(　　)
A．金属棒ab中的感应电流方向为从a到b
B．在t＝false时间内，通过金属棒ab截面的电荷量为false
C．在t＝false时间内，外力F的大小随时间均匀变化
D．在t＝false时间内，流过金属棒ab的电流大小保持不变
8．如图所示，在x>0，y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则（　　）
A．初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子
B．初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子
C．在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子
D．在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子
9．如下图所示，有一边界为等腰直角三角形区域，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两直角边的边长为L；有边长也为L的正方形均匀铜线框abcd，以恒定的速度v沿垂直于磁场左边界的方向穿过磁场区域，且磁场的下边界与线框的ad边处于同一水平面上；设ab刚进入磁场为t=0时刻，在线圈穿越磁场区域的过程中，cd间的电势差记为Ucd，从c到d流过cd的电流记为Icd，则Ucd、Icd随时间t变化的图线是下图中的（　　）
A． B．
C． D．
10．下列说法中正确的是(　　)
A．磁场看不见、摸不着，所以它并不存在，它是人们为了研究问题方便而假想出来的
B．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
C．磁体和通电导体都能产生磁场
D．若小磁针始终指向南北方向，则小磁针的附近一定没有磁铁
三、实验题
11．在探究影响感应电流方向的因素实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录，在图1中，电流计指针向左偏转。
①请在画出图3中电流计指针的偏转方向_______。
②这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与_______（选填“线圈的绕向”或“磁铁的磁场方向”）有关。
四、解答题
12．如图所示，一截面为正方形的塑料管道固定在水平桌面上，管道内充满液体，其右端面上有一截面积为s的小喷口，喷口离地的高度为h（h远远大于喷口的直径）。管道中有一与截面平行的活塞，活塞沿管道向右匀速推动液体使液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为false。若液体的密度为ρ，重力加速度为g。液体在空中不散开，不计空气阻力，液体不可压缩且没有黏滞性。
(1)液体从小喷口水平射出速度的大小v0；
(2)喷射过程稳定后，空中液体的质量m；
(3)假设液体击打在水平地面上后速度立即变为零，求液体击打地面水平向右的平均作用力Fx的大小。
13．如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L=0.5 m，左端接有阻值为R=0.8 Ω的电阻，处在方向竖直向下，磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中，质量为m=0.1kg的导体棒与固定弹簧相连，导体棒的电阻为r=0.2 Ω，导轨的电阻可忽略不计.初时刻，弹簧恰好处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0=4 m/s .导体棒第一次速度为零时，弹簧的弹性势能Ep=0.5 J.导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触.求：
（1）初始时刻导体棒受到的安培力的大小和方向；
（2）导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q .
14．如图xOy坐标系中，第一象限内有磁感应强度为B1、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，第二象限内有沿-y方向的匀强电场，第三、四象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场（磁感应强度未知）。某带正电的粒子（不计重力），以初速度v0从M（L，O）点第一次经x轴沿+y方向进入第一象限，经N（0，L）点沿-x方向进入第二象限，经P（-2L，0）点进入第三象限，经第四象限再次经过M点。求：
(1)粒子的比荷；
(2)匀强电场的电场强度E；
(3)粒子两次经过M点的时间间隔；
(4)粒子第四次经过x轴时的位置。
15．如图甲所示，在竖直平面内建立一平面直角坐标系xOy，x轴沿水平方向．第二象限内有一水平向右的匀强电场E1．第一、四象限内有一正交的匀强电场和垂直纸面的变化的匀强磁场B，电场的方向竖直向上，电场强度E2＝1N/C．从x轴上A点以竖直向上的初速度v0射出一个比荷false＝10C/kg的带正电的小球（可视为质点），并以v1＝0.8m/s的速度从y轴上的C点水平向右进入第一象限，C点坐标为（0，40cm）．取小球从C点进入第一象限的时刻为t＝0，磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向），g取10m/s2，π取3．求：
（1）小球从A点抛出的初速度v0和匀强电场E1的电场强度；
（2）小球再次经过x轴坐标．
参考答案
1．B
【详解】
A． A、C时刻电动势最大，故此时线圈与磁场平行；故A错误；
B． B、D时刻感应电动势为零，故磁通量最大；故B正确；
C． A、C时刻电动势最大，电流的方向不变；故C错误；
D． 若从0时刻到D时刻的时间为0.02s，则说明周期为0.02s；则在1s内交变电流的方向改变100次；故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
地球本身是一个大磁铁，地磁的南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，在地表空间地磁场从南极指向北极，不论在南半球还是北半球，地磁场都是从南极指向北极．
A、A项与上述分析结论相符，故A正确；
B、B项与上述分析结论不相符，故B错误；
C、C项与上述分析结论不相符，故C错误；
D、D项与上述分析结论不相符，故D错误．
3．B
【详解】
A．由图象可知，在第1s内，磁场垂直于纸面向内，磁感应强度变大，穿过金属圆环的磁通量变大，假设环闭合，由楞次定律可知，感应电流磁场与原磁场方向相反，即感应电流磁场方向垂直于纸面向外，然后由安培定则可知，感应电流沿逆时针方向，由此可知，上极板电势低，是负极，下板是正极，场强方向向上，可知因电场力方向向上，可知粒子带正电，故A错误；
B．由图象可知，在第2s内，磁场垂直于纸面向内，磁感应强度变小，穿过金属圆环的磁通量变小，假设环闭合，由楞次定律可知，感应电流磁场与原磁场方向相同，即感应电流磁场方向垂直于纸面向内，然后由安培定则可知，感应电流沿顺时针方向，由此可知，上极板电势高，是正极，故B正确；
C．同理可知第3秒内上极板带正电，选项C错误；
D．法拉第电磁感应定律可知，在第2s末产生的感应电动势：false，两极板间的电场强度为：false，故D错误；
故选B．
4．D
【解析】
【详解】
t=0时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误；t=10s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，回路中的电流方向不改变，故B错误；t=1.5s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零，回路中的瞬时电流最小，故C错误；磁通量的变化率ΔΦΔt=0.04πcosπt，故磁通量的变化率最大为0.04π，故产生的感应电动势的最大值Em＝nΔΦΔt＝4πV，故产生的感应电动势的有效值E＝Em2＝22πV，回路中产生的焦耳热Q=E2Rt＝400J，故D正确；故选D。
【点睛】
本题主要考查了线圈在磁场中转动产生感应电动势，明确中性面的特点，知道求产生的焦耳热用交流电的有效值.
5．D
【详解】
A. 由左手定则可知，正电子从S点射出磁场，选项A错误；
B. 由轨迹图可知，正、负电子在磁场中做圆周运动的偏转角均为60°，正负电子运动的周期相同，则在磁场中运动的时间相同，可知正负电子同时离开磁场，选项B错误；
C. 由轨迹图可知，正、负电子各自离开磁场时，两速度方向的夹角为120°，选项C错误；
D. 由轨迹图可知，PQ=PS=R=BP=L且夹角为60°，则?PQS为等边三角形，则Q、S两点间的距离为L，选项D正确．
6．AC
【详解】
AB．加速电场加速后进入磁场，由动能定理：
false
解得：
false
三种同位素电荷量相同，则质量大的速度小，进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚，A正确，B错误；
CD．进入磁场后，洛伦兹力提供向心力：
false
解得：
false
质量大的半径大，即a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，C正确，D错误。
故选AC。
7．CD
【详解】
A．由右手定则可知，金属棒ab中的感应电流方向为：从b到a，故A错误；
D．金属导轨单位长度电阻
false
经过时间t，接入电路的有效电阻
false
经时间t，ab棒切割磁感应的有效长度
false
感应电动势
false
回路中的电流
false
流过金属棒ab的电流大小保持不变，故D正确；
B．在
false
时间内，通过金属棒ab截面的电荷量为
false
故B错误；
C．ab棒受到的安培力
false
金属棒ab做匀速直线运动，由平衡条件得
false
在false时间内外力F的大小随时间均匀变化，故C正确。
故选CD。
【点睛】
由右手定则可以判断出感应电流方向；由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，由电流定义式求出通过ab截面的电荷量；应用安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出外力表达式，然后分析答题．
8．AD
【详解】
AB．显然图中四条圆弧中①对应的半径最大，由半径公式false可知，质量和电荷量相同的带电粒子在同一个磁场中做匀速圆周运动的速度越大，半径越大，故A正确；B错误；
CD．根据周期公式false知，当圆弧对应的圆心角为θ时，带电粒子在磁场中运动的时间为false，圆心角越大则运动时间越长，圆心均在x轴上，由半径大小关系可知④的圆心角为π，且最大，故在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子，故D正确；C错误。
故选AD。
9．AC
【详解】
当ab边刚进入磁场时产生的电动势
E=BLv
此时
false
false
方向均为正值；当线圈向右运动L全部进入磁场时，切割磁感线的有效长度逐渐减为0，此时Ucd和Icd减为零；然后线圈出离磁场，刚开始出离磁场时电动势
E=BLv
此时
false
方向与正方向相同
false
方向与正方向相反；当线圈向右运动L全部出离磁场时，切割磁感线的有效长度逐渐减为0，此时Ucd和Icd减为零；
故选AC。
10．BC
【解析】
【详解】
A、磁场虽然是看不见、摸不着的，但是是客观存在的，不是人们假想的，故A错误；
B、磁极间相互作用的基本规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B正确；
C、电流的磁效应：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，故C正确；
D、若磁铁放在小磁针的南方或北方，小磁针仍可能始终指向南北方向，故D错误．
故选BC．
11． 磁铁的磁场方向
【详解】
①[1]．如图1所示，当磁铁的N极向下运动时，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向下，此时电流从下向上流过电流表，电流表指针向左偏转；图3中磁铁的N极向上运动时，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向上，此时电流从上向下流过电流表，则电流表指针向右偏转；如图；
②[2]．同理可知图2中电流方向螺旋向上，电流表指针右偏；图4电流表指针向左偏转；所以这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向、磁铁运动的方向有关，与线圈的绕向无关。
12．(1)false；(2)false；(3) false
【详解】
(1)因为液体做平抛运动，水平方向上
false
竖直方向上
false
解得
false
(2)由于喷出的时间为
t=false
故空中液体的质量
false
(3)设液体与水平地面间的作用时间为△t，取△t时间内液体为研究对象,液体水平向右的初速度为v0，末速度为0，取向右为正方向,根据动量定理得
false
false
解得
false
13．（1）1N，水平向左；（2）0．24J
【解析】
（1）初始时刻棒中感应电动势为：E=BLv0，
棒中感应电流：false ，
作用于棒上的安培力为：F=BIL
联立可得：false ，
安培力方向：水平向左．
（2）由能量守恒定律可得：falsemv02=EP+Q
解得：Q=0.3J，
Q=QR+Qr，false
解得：QR=0.24J；
点睛：本题考查了求安培力、电阻产生的焦耳热，分析清楚导体棒的运动过程，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、能量守恒定律即可正确解题；要注意总的焦耳热分两部分，R与r产生的焦耳热之和是总焦耳热．
14．(1) false ；(2) false ；(3) false (4) false
【详解】
(1)设粒子的质量为m，电荷量为q，由粒子在第一象限内的运动情况可知，粒子做圆周运动的半径为
false
根据牛顿第二定律
false
解得
false
(2)设粒子通过电场的时间为t2，则
false
false
false
解得
false
(3)粒子在第一象限内运动的时间t1
false
在第二象限内的时间t2
false
进入第三象限时，在P点沿-x方向的速度为v0，设粒子-y方的速度vy，则
false
整理可得
false
粒子在P点的速度
false
方向与-y夹角为false 粒子在第三、四象限运动的轨迹如图，圆心为C；由几何关系可知，粒子在第三、四象限运动的半径为
false
在第三、四象限运动的时间为
false
粒子两次经过M点的时间间隔
false
(4)粒子再回到第一象限时，速度v1与-x方向的夹角为false，粒子在第一象限运动半径
false
可得
false
圆心恰好为CM与y轴的交点D，所以粒子通过第一象限再次到达y轴时，速度与y轴垂直，与y轴交点的纵坐标为
false
再次经过电场的时间t4
false
粒子第四次经过x轴的横坐标
false
整理得
false
15．（1）falsem/s， falseN/C （2）（30cm，0）
【详解】
（1）小球从A到C，在竖直方向：v02＝2gy
v0＝gt
在水平方向：qE1＝ma
v1＝at
解得：v0＝2falsem/s
E1＝falseN/C
（2）小球进入第一象限后，电场力为：F电＝qE2＝10m
即为：F电＝G
从图乙可知，小球在0～falses内向右做匀速直线运动，其位移为：
x1＝v1t1＝0.6m
在falses～falses内做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
qv1B＝mfalse
T＝false
代入数据得：R＝0.1m
T＝falses
即小球在在falses～falses内运动半个圆周
小球在falses～falses内向左做匀速直线运动，运动位移为：x2＝v1t3＝0.3m
在falses～falses内，小球又做匀速圆周运动，轨迹为半个圆周，因此在0～falses内：
竖直方向位移为：y＝4R＝0.4m，小球恰好经过x轴
小球再次经过x轴时：x＝x1﹣x2＝0.3m
即小球再次经过x轴时坐标为（30cm，0）