期末复习训练与检测（三）-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（三）（2019人教版选择性必修二）
一、单选题
1．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（　　）
A．线圈位于中性面时，感应电动势最大
B．当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电流也为零
D．当线圈转过一周时，感应电流方向改变一次
2．如图所示为一边长为 L 的正方形 abcd，P是 bc 的中点，若正方形区域内只存在由 d 指向 a 的匀强电场，则在 a 点沿 ab 方向以速度 v 入射的质量为 m、电荷量为 q的带负电粒子（不计重力）恰好从 P 点射出若该区域内只存在垂直纸面向里的匀强磁场，则在 a 点沿 ab 方向以速度 v入射的同种带电粒子恰好从c 点射出.由此可知( )
A．匀强电场的电场强度为false
B．匀强磁场的磁感应强度为 false
C．带电粒子在匀强电场中运动和在匀强磁场中运动的时间之比为 1:2
D．带电粒子在匀强电场中运动的加速度大小等于在匀强磁场中运动的加速度大小
3．线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电动势瞬时值表达式为false，则下列中说法不正确的是（ ）
A．false时，线圈平面位于中性面
B．false时，穿过线圈的磁通量最大
C．false时，交变电流将改变方向
D．false时，false有最大值false
4．关于地磁场，下列叙述正确的是（ ）
A．地球的地磁两极和地理两极重合
B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极
C．地磁的北极与地理的南极重合
D．地磁的北极在地理南极附近
5．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间 t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感 应电动势的论述，正确的是（　　）
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在 0～t0时间内产生的感应电动势大于在 t0～2t0时间内产生的感应电动势
D．图丁中回路产生的感应电动势先增大后减小
二、多选题
6．某种质谱仪的工作原理示意图如图所示。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；PQ间电压恒为U的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外。当有粒子打到胶片M上时，可以通过测量粒子打到M上的位置来推算粒子的比荷，从而分析粒子的种类以及性质。由粒子源N发出的不同种类的带电粒子，经加速电场加速后从小孔false进入静电分析器，其中粒子a和粒子b恰能沿圆形通道的中心线通过静电分析器，并经小孔false垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上，其轨迹分别如图中的false和false所示。忽略带电粒子离开粒子源N时的初速度，不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（ ）
A．粒子a可能带负电
B．若只增大加速电场的电压U，粒子a可能沿曲线false运动
C．粒子a经过小孔false时速度大于粒子b经过小孔false时速度
D．粒子a在磁场中运动的时间一定大于粒子b在磁场中运动的时间
7．如图所示，直角三角形的AB边长为L，∠C为30°，三角形所围区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子（不计重力）从A点沿AB方向以速度v0射入磁场，要使粒子不从BC边穿出磁场，则下列说法正确的是（　　）
A．磁感应强度的最小值为false
B．磁感应强度的最小值为false
C．粒子在磁场中运动的最长时间为false
D．粒子在磁场中运动的最长时间为false
8．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度大小为false，方向与纸面垂直，边长false为false、总电阻为false的正方形导线框false位于纸面内，false边距磁场边界false，如图所示，已知导线框一直向右做匀速直线运动，false边于false时刻进入磁场，以初始位置为计时起点，规定：电流沿顺时针方向时的电动势false为正，磁感线垂直纸面向外时磁通量false为正。则以下关于线框中的感应电动势false、磁通量false、感应电流false和安培力F随时间变化的图象中错误的是（　　）
A． B．
C． D．
9．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
10．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨false、false间距为L，倾角θ=30°，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板E、F相连，板间距离为板间固定有一带电微粒G。电阻与定值电阻R相等、质量为M的金属棒CD水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好，现将金属棒CD由静止释放，当金属棒的速度达到稳定时释放板间带电微粒，带电微粒恰好保持静止，不计金属导轨的电阻，重力加速度大小为g，则
A．E板电势高于F板电势
B．带电微粒一定带正电
C．金属棒CD下滑的稳定速度大小为false
D．带电微粒的比荷等于false
三、实验题
11．(1)如图甲所示为某实验小组探究感应电流方向的规律的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是___________。
A．实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向
B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反
D．开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同
(2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为S极的磁铁插入线圈中，如图乙所示电流计指针偏转的方向应为偏向___________接线柱（填“正”或“负”）。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁铁下端的磁极为___________极（填“N”或“S”）。
(3)应用可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈所接的电源应是___________。
A． B．
C． D．
副线圈所接的电表可以是___________。
A．多用电表（欧姆挡） B．直流电压表 C．交流电压表 D．直流电流表
四、解答题
12．如图所示，在直角坐标系xOy平面内有一半径为R、圆心为O′(0，R)的圆形区域，圆形区域内存在着方向垂直圆面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆形区域右侧有一方向沿x轴正方向的匀强电场，固定绝缘板MN垂直于x轴且与y轴间的距离为false。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从坐标原点O以大小为v0 =false、方向与y轴正方向夹角θ = 37°的速度垂直磁场射入第一象限，射出磁场后进入电场，与MN发生碰撞，碰撞前后沿x轴方向的速度大小不变。已知匀强电场的电场强度大小E =false，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。求：
(1)粒子第一次射出磁场时的位置P1以及与MN发生碰撞前瞬间的速度大小v；
(2)粒子第二次射出磁场时的位置P2以及粒子从第一次射入磁场到最后一次射出磁场在磁场中运动的总时间t。
13．空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电量为+q、质量为m的粒子，在P点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示．该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示．已知P、Q间的距离为L．若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点．不计重力．
求：（1）电场强度的大小．
（2）两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之比．
14．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨水平放置，间距为false，定值电阻false，电容器电容为false，磁感应强度false的匀强磁场垂直于导轨平面向上。有一质量为false、电阻不计的导体棒false与导轨垂直放置且接触良好，仅闭合false，false在水平外力false作用下运动。电阻false两端电压随时间变化的规律如图乙所示，重力加速度为false。
(1)求false的加速度大小；
(2)求从false开始运动5s内通过false的电荷量；
(3)若开始时断开false，闭合false后，导体棒受到大小为导体棒重力一半的水平拉力，试分析导体棒的运动状态及5s时间内电容器中储存的能量。
15．从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁撞击引起的．正方体密闭容器中有大量运动的粒子，每个粒子质量为m，单位体积内的粒子数量为n．为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；速率均为v，且与容器壁各面碰撞的机会均等；与容器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与容器壁垂直，且速率不变．
①利用所学力学知识，推导容器壁受到的压强p与m、n和v的关系；
②我们知道，理想气体的热力学温度T与分子的平均动能E1成正比，即false，式中false为比例常数．请从微观角度解释说明：一定质量的理想气体，体积一定时，其压强与热力学温度成正比．
参考答案
1．B
【详解】
A．中性面上磁通量的变化率为零；故感应电动势为0；故A错误；
B．线圈每经过一次中性面，感应电流方向将改变一次；故B正确；
C．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈处于与中性面相互垂直的位置，此时感应电流最大；故C错误；
D．线圈每经一次中性面，电流方向改变一次；当线圈转过一周时，感应电流方向改变两次；故D错误；
故选B。
2．D
【详解】
A. 粒子在电场中做类平抛运动，在水平方向：
L=vt，
在竖直方向：
解得：
false，
故A错误；
B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知，粒子轨道半径：r=L，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
false，
解得：
false，
故B错误；
C. 粒子在磁场中做圆周运动的时间：
，
粒子在电场中做平抛运动的时间：
false
带电粒子在匀强电场中运动和在匀强磁场中运动的时间之比：
false，
故C错误；
D. 粒子在电场中的加速度：
false，
粒子在磁场中的加速度：
false，
带电粒子在匀强电场中运动的加速度大小等于在匀强磁场中运动的加速度大小，故D正确。
3．D
【详解】
A．当t=0时，e=0，线圈平面恰好位于中性面，故A正确。
B．t=0时，线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，穿过线圈的磁通量最大，故B正确。
C．线圈每次通过中性面，交变电流改变一次方向，t=0.1s时，e=0，线圈处于中性面，所以交变电流将改变方向，故C正确。
D．t=0.4s时，e=0，故D错误。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
ACD．地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近，但磁极和地理两极并不重合，存在一定的偏角，故AC错误，D正确；
B．在地球表面地磁场的磁感线从地理南极指向地理北极，故我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的南极。故B错误。
故选：D。
5．C
【详解】
根据法拉第电磁感应定律有
根据数学知识可知false图象切线的斜率
A、图甲中磁通量false不变，则斜率k=0，则知E=0，无感应电动势，故A错误；
B．图乙中磁通量false随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，则感应电动势E不变，故B错误；
C．图丙中回路在0～t1时间内磁通量false随时间t变化的图象的斜率大小为k1，在t1～2t2时间内磁通量false随时间t变化的图象的斜率大小为k2，从图象中发现：k1大于k2，所以回路在0～t1时间内产生的感应电动势大于在t1～t2时间内产生的感应电动势，故C正确；
D．图丁中磁通量false随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D错误。
故选C。
6．BD
【详解】
A．由磁场方向及粒子的偏转方向，利用左手定则可确定，该粒子一定带正电，A错误；
B．若只增大加速电场的电压U，粒子进入偏转电场的速度变大，电场力小于所需的向心力，粒子a可能沿曲线false运动，B正确；
C．粒子在加速电场中满足
false
在磁场中做匀速圆周运动，满足
false
联立可得
false
由图可知，粒子a的半径r较大，速度v较小，在偏转电场中粒子速度大小不变，故粒子a经过小孔false时速度小于粒子b经过小孔false时速度，C错误；
D．结合C的分析可知，粒子a在磁场中运动时弧长大，速度小，故粒子a运动时间较长，D正确。
故选BD。
7．AC
【详解】
AB．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，要使粒子不从BC边穿出磁场，画出临界状态的轨迹，如图所示，由几何关系可知，四边形OABD是正方形，故圆弧轨迹的半径为L，由洛伦兹力作为向心力可得
false
可得磁感应强度的最小值false，A正确，B错误；
CD．粒子从AC边射出时在磁场中转过的圆心角最大，为120°，粒子在磁场中运动的时间就最长，该时间为
false
C正确，D错误。
故选AC。
8．BCD
【详解】
AB．由图象知false没有感应电动势导线框匀速运动的速度为
false
根据false知
false
根据楞次定律false电流方向顺时针，false电流方向逆时针，false时
false
故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．false内
falsefalse
由false图可知，线框进磁场时，感应电流的方向为顺时针，故C错误，符合题意；
D．在false内，导线框所受的安培力
false
故D错误，符合题意。
故选BCD。
9．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．
10．AC
【解析】
【详解】
A.根据右手定则可判断出E板电势高于F板，选项A正确；
B.带电微粒重力方向竖直向下，受电场力方向竖直向上，故带电微粒一定带负电，选项B错误；
CD.由金属棒下滑达到稳定速度时受力平衡有false，由带电微粒受力平衡false，解得false，false，选项C正确、D错误。
11．AC 正 S B C
【详解】
（1）[1]A．实验是探究感应电流方向的规律的，因此实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向，搞清线圈电流的方向与电流计指针偏转方向的关系，选项A正确；
B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，导致穿过线圈B的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，选项B错误；
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中，穿过线圈B的磁通量变化不同，前者是减少，后者增加，依据楞次定律“增反减同”，会观察到电流计指针偏转方向相反，选项C正确；
D．开关闭合与断开瞬间，会引起穿过线圈B的磁通量变化，产生感应电流，电流计指针都会偏转，依据楞次定律知偏转方向不相同，选项D错误。
故选AC。
（2）[2]当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转，若将上端为S极的磁铁插入线圈中，则向下穿过线圈B的磁通量增加，依据楞次定律与右手螺旋定则可知，感应电流从电流计的正接线柱流入，那么图乙中电流计指针偏转的方向应为偏向正接线柱；
[3]根据图丙中电流计指针偏转方向可知，感应电流从负接线柱流入，根据右手螺旋定则可知，感应磁场方向向下，因磁铁向下运动，因而插入线圈磁铁下端的磁极为S极。
（3）[4]在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，因为变压器只能对交流电压进行变压，出于安全考虑，原线圈接低压交流电源，选项B正确，ACD错误。
故选B。
[5]测量副线圈两端的电压时，应该用到交流电压表，选项C正确，ABD错误。
故答案为C。
12．(1)(false，false)，false；(2)(0， 2R)，false
【详解】
(1)如图所示，粒子第一次在磁场中做以O1为圆心的匀速圆周运动，设其轨迹半径为r，则有
qv0B = mfalse，v0 =false
得
r =false = R
可见，四边形OO1P1O′是菱形
由几何知识得，粒子过P1时的速度方向沿电场方向，而P1的位置坐标为(rcosθ，r–rsinθ)，即P1(false，false)在到达MN前粒子在电场中做匀加速直线运动，则
v2 - v02= 2a(falseR -falseR)
a =false
其中
E =false
得
v =false
(2)粒子第二次在磁场中做速率为v0、O2为圆心的匀速圆周运动，四边形P1O′P2O2是菱形，由几何知识得，P2的位置坐标为(0，2R)则
t = false + false
且由几何关系知
∠OO1P1 + ∠P2O2P1 = π
得
t =false
13．false ；false
【详解】
（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，以v0表示粒子在P点的初速度，R表示圆周的半径，则有false
由于粒子在Q点的速度垂直它在p点时的速度，可知粒子由P点到Q点的轨迹为false圆周，故有false
以E表示电场强度的大小，a表示粒子在电场中加速度的大小，tE表示粒子在电场中由p点运动到Q点经过的时间，则有false
水平方向上：false
竖直方向上：false
由以上各式，得 false 且false
（2）因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为false圆周，即false 所以false
14．(1)false；(2)false；(3)棒做匀加速直线运动，false
【详解】
(1)ab棒运动切割磁感线，产生的动生电动势为
false
仅闭合false，棒无内阻，则闭合电路中电阻R的电压为
false
因其false图像均匀增大，说明是棒的速度随时间均匀增大，有
false
由斜率的意义可得
false
解得棒的加速度为
false
(2)由电量的定义式有
false
因棒做匀加速直线运动，有
false
则可得
false
联立解得通过false的电荷量为
false
(3)若开始时断开false，闭合false后，棒在false的拉力作用下加速运动，切割磁感线产生动生电动势，同时给电容器充电，设任一时刻棒运动的速度为v，电流为i，则由牛顿第二定律有
false
由于棒和导轨的电阻不计，则有
false
因在任一段时间false内通过回路横截面的电荷量与电容器所带电荷量的变化相同，则有
代入到牛顿第二定律表达式可得
false
可证得棒的加速度恒定，即棒做匀加速直线运动；
代入数据可得加速度为
false
棒在5s内匀加速的速度和位移为
false
false
对棒由动能定理，有
false
安培力做负功把机械能转化为电能再储存为电容器中的电场能，则5s时间内电容器中储存的能量为
15．①false ②见解析
【详解】
①在容器壁附近，取面积为S，高度为false的体积内的粒子为所究对象，该体积中粒子个数
可以撞击任一容器壁的粒子数为false，
一个撞击容器壁的气体分子对其产生的压力用F来表示，根据牛顿第三定律容器壁对气体分子的力大小也为F，
由
得
容器壁受到的压强
false
②由
false，false，false
解得
false
所以一定质量的理想气体，体积一定时，其压强与热力学温度成正比．