期末复习训练与检测（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．如图所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为false的匀强磁场。一质量为m、电荷量为－q的粒子从原点O沿与x轴成false角斜向上方射入磁场，且在x上方运动半径为R，粒子重力忽略不计。则（　　）
A．粒子经偏转一定能回到原点O
B．粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2：1
C．粒子完成一次周期性运动的时间false
D．粒子完成一次周期性运动，沿x轴前进2R
2．“歼-20”飞机是中国自主研制的新一代隐身战斗机，在第11届中国航展上首次公开亮相。由于地磁场的存在，飞机在我国上空一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差。则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势（　　）
A．低 B．高 C．相等 D．以上情况都有可能
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，变化规律如图所示。在t＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止粒子，则以下说法正确的是(　　)
A．第2秒末粒子回到了原来位置
B．第2秒内上极板为正极
C．第3秒内上极板为负极
D．第2秒末两极板之间的电场强度大小为false
4．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断（　　）

A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从0时刻到D时刻线圈转过的角度为2π
D．若从0时刻到B时刻历时0.02s，则交变电流的频率为50Hz
5．如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e =20sin100πt （V）。下列说法正确的是（　　）
A．此交流电的频率为100Hz
B．此交流电动势的有效值为20V
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大
D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大
二、多选题
6．如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速压为U，静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。下列说法正确的是（　　）
A．磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外
B．磁分析器中圆心O2到Q点的距离false
C．不同粒子经相同的加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器
D．静电分析器通道中心线半径为false
7．如图所示，一边长为l＝2a的正方形区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场．一边长为a、电阻为R的正方形线框置于磁场左侧，且线框右边与磁场左边界平行，距离为a，现给该正方形线框施加一水平向右的拉力，使其沿直线匀速向右运动，则以下关于线框受到的安培力、产生的感应电流随时间变化的图象正确的是(以水平向左的方向为安培力的正方向，以逆时针方向为电流的正方向)(　　)
A． B． C． D．
8．如图所示，两平行竖直线MN、PQ间距离a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边界PQ），磁感应强度为B，在MN上O点处有一粒子源，能射出质量为m，电量为q的带负电粒子，当速度方向与OM夹角θ=60°时，粒子恰好垂直PQ方向射出磁场，不计粒子间的相互作用及重力．则（ ?? ）
A．粒子的速率为false
B．粒子在磁场中运动的时间为false
C．若只改变粒子速度方向，使θ角能在0°至180°间不断变化，则粒子在磁场中运动的最长时间为false
D．若只改变粒子速度方向，使θ角能在0°至180°间不断变化，则PQ边界上有粒子射出的区间长度为2false a
9．如图所示，AB、CD组成一个平行轨道，导轨间距为L，轨道平面的倾角θ=30°，轨道与导轨EF、GH由两小段光滑的圆弧BE、DG相连（小圆弧绝缘且长度可忽略），倾斜导轨部分处于垂直导轨平面向下的匀强磁场当中，磁感应强度大小为B。水平导轨部分（足够长）处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为2B，质量为m、电阻为false的导体棒Q静止于水平导轨上。倾斜导轨AC端接一个电容器，电容器的电容为false，质量为m、电阻忽略不计的导体棒P与导轨垂直放置，从靠近AC端的位置由静止释放，导体棒P初始时离水平轨道的高度为h。已知重力加速度为g，不考虑导体棒P与导轨间的摩擦力，不计导轨的电阻，整个过程中Q始终静止不动且PQ没有发生碰撞。则下列说法中正确的是（　　）
A．导体棒P在倾斜导轨上做匀加速运动，加速度大小为false
B．导体棒P在倾斜导轨上做匀加速运动，加速度大小为false
C．导体棒P进入水平导轨时的速度为false
D．导体棒Q在此过程中受到的最大摩擦力为false
10．《梦溪笔谈》中涉及力学、光学、磁学、声学等领域．沈括记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法，磁针“常微偏东，不全南也”．他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人，这比西方要早400年．关于地磁场的下列说法正确的是(　　)
A．地磁场只分布在地球的外部
B．在地理南极点地磁场方向是竖直向上的
C．穿过地球表面的地磁场的磁通量为零
D．在地球表面各处地磁场的磁感应强度大小不相等
三、实验题
11．为了探究电磁感应现象的产生条件，图中给出了必备的实验仪器。
(1)请你用笔画线代替导线，将实验电路连接完整_______；
(2)正确连接实验电路后，在闭合开关时，灵敏电流计的指针向左发生偏转。则以下过程中能使灵敏电流计的指针向右发生偏转的是_______________。
A．断开开关时
B．闭合开关后，螺线管A插入螺线管B的过程中
C．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向左滑动的过程中
D．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向右滑动的过程中
四、解答题
12．如图所示，质量为false的金属导体棒与跨过定滑轮的轻绳相连（滑轮与穿过其中的锯条直绝缘），一恒力false作用在绳上，导体棒从静止开始沿倾角为false、宽度为false的足够长光滑金属导轨上滑，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为false，经过一段时间，流过导体棒的电流恰好开始稳定，此过程流过导体棒横截面的电荷量为false，导体棒电阻为false，其余电阻不计（false）.
（1）金属导体棒的最大速度；
（2）从静止到最大速度过程中，回路中产生的焦耳热；
（3）达到最大速度所需要的时间.
13．一架喷气式飞机质量为M，当水平飞行速度为v时，连续不断向后喷气。每次喷出气体的质量均为m，喷出气体相对飞机的速度均为u。求：
(1)第n次喷气时飞机的速度增大了多少？
(2)若10m<(3)若10m<14．如图甲所示，两金属板M、N水平放置组成平行板电容器，在M板中央开有小孔O，再将两个相同的绝缘弹性挡板P、Q对称地放置在M板上方，且与M板夹角均为60°，两挡板的下端在小孔O左右两侧．现在电容器两极板间加电压大小为U的直流电压，在M板上方加上如图乙所示的、垂直纸面的交变磁场，以方向垂直纸面向里为磁感应强度的正值，其值为B0，磁感应强度为负值时大小为Bx，但Bx未知．现有一质量为m、电荷量为+q、不计重力的带电粒子，从N金属板中央A点由静止释放，t=0时刻，粒子刚好从小孔O进入上方磁场中，在t1时刻粒子第一次撞到左挡板P上，紧接着在t1+t2时刻粒子撞到了右挡板Q上，然后粒子又从O点竖直向下返回平行金属板间，接着再返回磁场做前面所述的运动．粒子与挡板碰撞前后电量不变，沿板面的分速度不变，垂直于板面的分速度大小不变、方向相反，不计碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响．求：
(1)粒子第一次到达挡板P时的速度大小．
(2)图乙中磁感应强度Bx的大小．
(3)两金属板M和N之间的距离d．
15．如图所示，长为false的平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点false点以水平初速度false向右射入一个质量为false，带电荷量为false的粒子，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为false时，恰好从下端点false射出，粒子重力不计。求：
（1）平行板电容器两极板间的距离false；
（2）两极板间的电场强度的大小。
参考答案
1．C
【详解】
A．根据左手定则判断可知，负电荷在第一象限和第四象限所受的洛伦兹力方向不同，粒子在第一象限沿顺时针方向旋转，而在第四象限沿逆时针方向旋转，不可能回到原点O，故A错误；
B．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
解得
false
知粒子圆周运动的半径与B成反比，则粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1：2，故B错误；
C．负电荷在第一象限轨迹所对应的圆心角为false，在第一象限轨迹所对应的圆心角也为false，粒子圆周运动的周期为
false
保持不变，在一个周期内，粒子在第一象限运动的时间为
false
同理，在第四象限运动的时间为
完在成一次周期性运动的时间为
false
故C正确；
D．根据几何知识得，粒子完成一次周期性运动，即粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进距离为
false
故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
地磁场在北半球的竖直分量竖直向下，当飞机在北半球水平飞行时，飞机切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知：机翼左端的电势比右端的电势高，ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【详解】
D．由图可知，B-t图像的斜率大小不变，线圈面积不变，根据法拉第电磁感应定律可知
false
感应电动势大小不变；
两极板之间的电场强度大小为
false
两极板之间的电场强度大小也不变。
故D错误；
B．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，同理在第2s内和第3s内，上极板电势高，是正极，下板是负极，场强方向向下；故B正确，C错误；
A．电场强度大小不变，电场力大小不变，加速度大小不变，不失一般性，假定带电粒子带正电，第1s内电向上做初速度为0的匀加速运动，第2s内电向上做末速度为0的匀减速运动，所以带电粒子一直向上运动，第2秒末粒子不会回到了原来位置。故A错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．AC时刻电流最大，线圈位于与中性面垂直的位置，故A错误；
B．BD时刻电流为0，线圈处于中性面位置，磁通量最大，故B错误；
C．从0时刻到D时刻线圈转过一个周期，故转过的角度为2π，故C正确；
D．从0时到B时刻历时0.02s，则周期为0.04s，故交流电的频率为25Hz，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．此交流电的频率为
false
选项A错误；
B．此交流电动势的最大值为20V，有效值为false， 选项B错误；
C．当线圈平面转到图示位置时磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，产生的电动势为零，选项C错误；
D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大，选项D正确。
故选D。
6．ACD
【详解】
A．粒子在磁分析器中沿顺时针转动，所受洛伦兹力指向圆心，根据左手定则，磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外，故A正确；
B．离子在静电分析器时速度为false，离子在加速电场中加速的过程中，根据动能定理可得
false
离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得
false
联立以上等式可得
false
因此
false
即磁分析器中圆心false到false点的距离为false，故B错误；
CD．在通过静电分析器时，电场力提供向心力，由此可得
false
结合之前分析所得通过静电分析器的速度结果，可化简得
false
即静电分析器通道中心线半径为false，false与离子的比荷无关，所以不同粒子经相同的加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器，故CD正确。
故选ACD。
7．BD
【解析】
【分析】
根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解电流强度，根据共点力的平衡分析F的变化情况
【详解】
由于安培力在整个运动过程中都在阻碍线框向右运动，所以安培力的方向不会发生改变，线框未进入磁场前和线框完全在磁场中时不受安培力作用，所以选项A错误，B正确；当线框经过一段时间进入磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为逆时针方向，线框完全在磁场中时不产生感应电流，当线框出磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为顺时针方向，所以选项C错误，选项D正确．
8．ACD
【解析】
【详解】
根据左手定则，由粒子带负电以及磁场方向可知粒子所受洛伦兹力的方向与速度的方向垂直指向右下方。当速度方向与OM夹角θ=60°时，粒子恰好垂直PQ方向射出磁场，
，
所以粒子运动的半径R＝false＝2a。由粒子在磁场中运动，洛伦兹力作向心力可得，Bvq=false，所以，false，故A正确；粒子在磁场中运动的周期T＝false，则粒子在磁场中运动的时间，故B错误；当θ=0°时，如图所示，可知粒子打在PQ上的位置为O点水平线上方falsea处；
，
当θ增大时，粒子打在PQ上的位置下移，知道粒子的运动轨迹与PQ相切时，如图所示，可知粒子打在PQ上的位置为O点水平线下方falsea处；当θ继续增大直到180°，粒子的运动轨迹与PQ不相交，直接从MN上射出，且在MN上的出射点不断上移直到O点，所以，若只改变粒子速度方向，使θ角能在0°至180°间不断变化，则PQ边界上有粒子射出的区间长度为2falsea，故D正确；若只改变粒子速度方向，使θ角能在0°至180°间不断变化，则粒子运动半径不变，那么粒子运动周期不变，所以，粒子在磁场中运动的轨迹所对应的弦长越长，则粒子在磁场中运动的越长，由D的分析可知，当粒子的出射点在PQ上时，粒子的弦长可取[a，2a]的任意值；当粒子的出射点在MN上时，粒子的弦长可取[0，2falsea]的任意值；所以粒子运动轨迹的弦长最大可取2falsea，此时对应的中心角φ=120°，所以，粒子在磁场中运动的最长时间，故C正确。故选ACD。
【点睛】
在粒子在磁场中的运动问题上，常用几何关系求解半径，并根据几何关系分析不同入射角的运动情况．
9．AD
【详解】
AB．对导体棒P在下滑过程中受力分析有
false
而
false
而
而
由题知
false
联立解得
false
所以导体棒P做匀加速直线运动，加速度大小为false，B错误A正确；
C．导体棒在倾斜导轨上做匀变速直线运动，由
false
解得
false
C错误；
D．当导体棒P进入水平导轨后，导体棒P切割磁感线产生感应电动势，产生感应电流，导体棒P在安培力作用下开始减速，产生的感应电流逐渐减小，安培力逐渐减小，所以当P刚刚进入水平轨道时产生的感应电动势最大，感应电流最大，安培力最大，由受力平衡可知此时导体棒Q受到的摩擦力最大，所以有
false
D正确。
故选AD。
10．CD
【解析】
【详解】
A. 根据磁场的性质可知，磁感线是闭合的，故地球内部一定有磁感线，故一定有磁场；故A项与题意不符；
B. 地理南极点并不是地磁的N极，故地理南极点处磁场方向不是竖直向上的；故B与题意不符；
C. 根据磁通量的性质可知，由外向里和从里向外穿过地球表面的磁感线条数一定相等。故地磁场穿过地球表面的磁通量为零；故C项与题意相符；
D. 地球两极处磁感应强度最大，而赤道上磁感应强度最小；所以在地球表面各处地磁场的磁感应强度大小不相等，故D项与题意相符。
11． AC
【详解】
(1)[1]把电流计与大线圈组成串联电路，电源、开关、滑动变阻器、小线圈组成串联电路，电路图如图所示
(2)[2]A．开关闭合一段时间后再断开开关的瞬间，则穿过线圈B中磁通量要减小，灵敏电流计指针要向右偏转，故A正确；
B．闭合开关后，螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过线圈B中磁通量要增大，灵敏电流计指针要向左偏转，故B错误；
C．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向左滑动的过程中，接入电路的电阻变大，电流变小，则穿过线圈B中磁通量要减小，灵敏电流计指针要向右偏转，故C正确；
D．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向右滑动的过程中，接入电路的电阻变小，电流变大，则穿过线圈B中磁通量要增大，灵敏电流计指针要向左偏转，故D错误。
故选AC。
12．（1）false（2）false（3）false
【解析】
【详解】
（1）当false时，金属导体棒速度达到最大，
有false，
false棒所受安培力大小为false，
false棒切割磁感线产生的感应电动势为false，
由闭合电路欧姆定律可知false，
解得false；
（2）对导体棒有false，false，false
由以上三式得false，
由能量守恒定律有false，
false；
（3）金属导体棒从静止到达到最大速度，由动量定理得
false，false
解得false.
13．(1)false； (2) false；(3) false
【详解】
(1)第1次喷气，由动量守恒
false
解得第1次喷气后飞机速度
false
第2次喷气，由动量守恒
false
解得第2次喷气后飞机速度
false
第3次喷气，由动量守恒
false
解得第2次喷气后飞机速度
false
同理可得第n次喷气后飞机速度
false
故第n次喷气后飞机速度增大了
(2)若10m<第10次喷气后飞机速度
false
(3)前10次喷气过程中，对飞机由动量定理
false
飞机受到的平均反冲力大小为
false
14．(1)false (2)false (3)false(n=0,1,2,…)
【解析】
（1）粒子从N板到M板过程中，电场力做正功，根据动能定理有
Uq＝falsemv2?0．
解得粒子第一次到达O点时的速率false
（2）粒子进入上方后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由false
得粒子做匀速圆周运动的半径false ，false 使其在整个装置中做周期性的往返运动，运动轨迹如图所示，
由图易知：r0=2rx 图中Bx=2B0
（3）在0～t1时间内，粒子做匀速圆周运动周期false
在t1～（t1+t2）时间内，粒子做匀速圆周运动的周期false
由轨迹图可知false ，false
粒子在金属板M和N间往返时间为t，有false
且满足：t=t2+n（t1+t2），n=0,1,2,3,…
联立可得金属板M和N间的距离：false ，n=0,1,2,3,…
15．（1）L；（2）false
【详解】
粒子在水平方向做匀速运动，则
false
竖直方向
false
false
其中
false
解得
d=L
false