期末综合练习（七）-2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二（Word含答案）

期末综合练习（七）2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二
一、单选题
1．如图所示的电路中，a、b是两个完全相同的灯泡，L为自感线圈（直流电阻不计），E为电源，S为开关。下列说法中正确的是
A．闭合开关，a、b同时亮
B．闭合开关，a先亮，b后亮
C．断开开关，a、b过一会儿同时熄灭
D．断开开关，b先熄灭，a闪亮后熄灭
2．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是（　　）
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由 d 到 c
C．c、d 之间的电压为false
D．若想增加 c、d 之间的电势差，可以仅均匀增加送电线圈中的电流
3．如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线竖直向下垂直穿过铜盘，在a、b两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好接触，逆时针匀速转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光。则（　　）
A．回路中电流从b导线流进小灯泡
B．回路中有大小和方向周期性变化的电流
C．回路中感应电流产生的原因是铜盘内磁通量的变化
D．回路中a处的电势比b处的电势高
4．如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球．整个装置悬挂起来，在接通电键瞬间，整个圆盘将（自上而下看）
A．逆时针转动一下
B．静止不动
C．电路稳定情况下，断开电键瞬间圆盘转动方向与电键接通瞬间圆盘转动方向相反
D．不管板上小球的电性如何，电键接通瞬间时，圆盘转动方向都是一样的
5．如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内．一个三角形闭合导线框，由位置1（左）沿纸面匀速运动到位置2（右）．取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t=0），规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，电源的电动势为6V、内阻为1Ω，R是一个电阻箱，定值电阻R2=4Ω、R3= 10Ω，电容器C的电容为5μF，闭合开关S，调节电阻箱R，电路达到稳定状态后，下列说法正确的是
A．当R1的阻值增大时，电源的路端电压增大，流过R3的电流减小
B．当R1的阻值增大时，电容器的电荷量将增大
C．当R1的电阻为6Ω时，电容器所带电荷量的大小为1×10-5C
D．当S断开后，R2中将出现瞬时电流，方向由a→b
7．如图所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I随时间变化的图线可能是下图中的
A．
B．
C．
D．
二、多选题
8．如图，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是( )
A．脱水过程中，衣物中的水是沿半径方向被甩出去的
B．增大脱水筒转动速度，脱水效果会更好
C．水会从衣物中甩出是因为水受到离心力的缘故
D．衣物靠近筒壁的脱水效果比靠近中心的脱水效果好
9．如图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～false时间内，长直导线中电流向上，则线框中感应电流的方向与所受安培力情况是
A．0～T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向
B．0～T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向
C．0～T时间内线框受安培力的合力向左
D．0～false时间内线框受安培力的合力向左，false～T时间内线框受安培力的合力向右
10．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点在同一水平线上
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环最终在磁场中来回不停的摆动
三、非选择题。
11．如图所示，水平面上有一对平行光滑金属导轨，导轨左端串有一电阻R，金属杆ab垂直平放在两导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，忽略导轨的电阻，但ab杆的质量和电阻都不能忽略。现给ab杆施以水平向右的恒力F，在ab杆从静止开始向右运动过程中，外力F做的功 _______（选填：“大于”、“等于”或“小于”）整个电路消耗的电功，磁场对ab杆作用力的功率 _______（选填：“大于”、“等于”或“小于”）电阻R上消耗的电功率。
12．如图所示，false和false是两根长为false、质量分别为false和false的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接false和false，形成闭合回路false.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度false。在回路中通以如图所示方向的电流，电流false，待稳定后，金属杆false与竖直方向的夹角为_________°，每根绝缘细线上的张力为________N。（重力加速度g取false）
13．如图所示，两根足够长滑动摩擦因数为μ的金属导轨MN、M′N′与水平面成θ角，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为R的电阻。质量为m、长度也为L、阻值也为R的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于方向垂直斜面向外的匀强磁场中，现将ab棒由静止释放，在重力作用下沿导轨向下运动，已知金属棒ab在到达最大速度时电阻R的电功率为P，
求：金属棒ab在运动过程中的最大速度。
14．如图所示，宽度L＝0.40 m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=1.5Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.50 T。一根导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻r=0.5Ω，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=10 m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计，求：
（1）通过导体棒的电流I，并说明通过导体棒的电流方向；
（2）作用在导体棒上的拉力大小F；
（3）电阻R的电功率P。
15．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角false=30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN。Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1=0.1kg、电阻false的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg、电阻false的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s2，问：
(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大？
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，ab上产生的热量Q=1.3J，此过程中cd运动的时间t为多少？
16．如图1所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4P、N4Q为平行放置的竖直圆孤金属轨道，M4、N4为切点，轨道间距L＝1.0m，整个装置左端接有阻值R＝0.5Ω的定值电阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3为长方形区域I、II，I区域宽度d1＝0.5m，Ⅱ区域宽度d2=0.4m;两区域之间的距离s＝1.0m；I区域内分布着变化规律如图2所示的匀强磁场B1，方向竖直向上；区域Ⅱ内分布着匀强磁场B2＝0.5T，方向竖直向上。两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为false＝0.2，M3N3右侧的直轨道及圆弧轨道均光滑。质量m＝0.1kg，电阻R0=0.5Ω的导体棒CD自t=0开始加上垂直于棒的水平恒力F＝1.0N，从M2N2处由静止开始运动，到达M3N3处撤去恒力F，CD棒穿过匀强磁场区上滑后又恰好返回停在M2N2。若轨道电阻、空气阻力不计，运动过程中导体棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直，求：
(1)CD棒从M2N2处运动到M3N3处所需要的时间
(2)CD棒从开始运动到第一次通过M4N4过程通过R的电量
(3)在整个运动过程中CD棒上产生的焦耳热Q。
17．如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量false，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量false．现对A施加一个水平向右的恒力F＝10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A，B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6s，二者的速度达到false．求
（1）A开始运动时加速度a的大小；
（2）A，B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；
（3）A的上表面长度l；
18．如图所示，将面积为0.5m2的线圈放在磁感应强度为2.0×10﹣2T的匀强磁场中，初始时刻，线圈平面垂直于磁场方向，若使线圈从初始位置绕OO′轴转过60°，则穿过线圈平面的磁通量为多大？若使线圈从初始位置绕OO′轴转过180°，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多大？
19．如图所示，ab棒垂直放置于光滑导轨上电阻为2false导轨平行间距为L=1m，ab棒置于磁场强度为false的匀强磁场中，B2的大小为2T方向未知，导轨左端接有电容器false和电阻R=2false的电阻，ab棒cd棒的质量均为1kg，电阻也为2false，处于磁场强度为false=2T垂直与纸面向里的匀强磁场中，导轨及其它电阻不计，ab棒受外力开始向右运动过程中
求：（1）当cd棒速度最大为false时，则ab棒的瞬时速度大小为？磁场强度false的方向如何？
(2)在（1）的情况下，当ab棒速度瞬间增大到10false时，此时cd棒的瞬时加速度为多少？此时电容器的电荷量为多少？
20．如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距d=0.5 m，所接电源的电动势E=2.0 V，内阻r=0.2Ω，定值电阻R1=1.6Ω，金属棒的电阻R2=0.2Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成53°角的匀强磁场中．在接通电路后金属棒保持静止，求：
①金属棒受到的安培力的大小；
②若棒的质量m=90g，此时导轨对它的摩擦力和支持力分别是多大(sin53°=0.8，cos53°=0.6)。
参考答案
1．C
【解析】由图可以看出，a、b灯泡在两个不同的支路中，对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始正常工作，断电后停止工作．但对于含电感线圈的电路，在通电时，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，使a灯后亮，则合上开关，b先亮，a后亮．当断开电键时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭．故C正确，A、B、D错误．故选C．
【点睛】对于线圈要抓住这个特性：当电流变化时，线圈中产生自感电动势，相当于电源，为回路提供瞬间的电流．
2．C
【详解】
AB．根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，故AB错误；
C．根据法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差为
false
电压取绝对值即可，故C正确；
D．若想增加 c、d 之间的电势差，可以增加送电线圈中的电流的变化率，选项D错误。
故选C。
3．A
【详解】
设铜盘半径为R，转动的角速度为false，磁感应强度为B，可将铜盘看作是由一条条辐条组成，则回路中产生的感应电动势是辐条切割产生，大小为
false
所以电动势不变，通过灯泡L的电流大小不变，铜盘内磁通量没有变化；当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，圆盘中心为电源正极，盘边缘为负极，通过灯泡L的电流方向由b到a，b处的电势高，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．C
【详解】
ABD．接通电源瞬间圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针方向的电场力，当开关闭合后，电流产生磁场不变，则磁场周围不会出现电场，因此圆盘不在受到电场力，所以圆盘顺时针转动一下，故A正确，B错误，D错误；
C．断开电键瞬间，由电磁场理论可知，产生顺时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有逆时针方向的电场力，所以圆盘逆时针转动一下，圆盘转动方向与电键接通瞬间圆盘转动方向相反，故C正确；
故选C。
点睛：线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动．
5．A
【分析】
先由楞次定律依据磁通量的变化可以判定感应电流的方向，再由感应电动势公式false和欧姆定律，分段分析感应电流的大小，即可选择图象．
【详解】
线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，故BC错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E=BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生．线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由false，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，故A正确，D错误．
6．C
【详解】
A．当R1的阻值增大时，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，内电压减小，电源的路端电压增大，则R3两端电压增大，通过的电流增大；故A错误。
B．电容器两端的电压为电阻R2两端电压，干路电流减小，通过R3的电流增大，则流过R2的电流减小，两端电压减小，电容器的电荷量Q=CU减小；故B错误。
C．当R1的电阻为6Ω时，则外电阻为5Ω，则路端电压为5V，电阻R2两端电压为2V，电荷量
Q=CU=5×10-6×2C=1×10-5C
故C正确。
D．当S断开时，电容器放电，左端为正极，R2中将出现瞬时电流，方向由b→a；故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
当断开电键，原来通过R1的电流立即消失，电感中产生自感电动势阻碍自身电流变化相当于电源，电感中的电流流过电阻，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，逐渐减小最后为0．故D图象正确，ABC三图象错误.
8．BD
【详解】
A.脱水过程中，水做离心运动，所以是背离半径方向被甩出去的，A错误
B.增大脱水筒转动速度，水所需向心力变大，离心效果更好，脱水效果会更好，B正确
C.离心力是效果力，不是物体实际受到的力，C错误
D.根据false可知，相同转速下，靠近筒壁的衣物需要向心力更大，脱水效果更好，D正确
9．AD
【详解】
AB.0～T时间内直导线中电流先向上减小，再向下增大，所以导线框中的磁场向里减小，后向外增强，根据右手定则，所以感应电流始终为顺时针方向，故A符合题意B不符合题意．
CD.在0～false时间内，长直导线中电流向上，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐减小，则磁场逐渐减弱，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向左，右边受到的安培力水平向右，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向左；在false～T时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右，故C不符合题意D符合题意．
10．BD
【详解】
铜环在穿越磁场时，产生电能，如AB两点在同一水平线，违反了能量守恒定律，故A错误；铜环在穿越磁场时，产生电能，机械能减小，则A点高于B点，故B正确，C错误；由上分析，铜环振幅先不断减小，完全在磁场内运动时，将不再产生电能，机械能不变，最终做等幅摆动，故D正确．所以BD正确，AC错误．
11． 大于 大于
【解析】在ab杆从静止开始向右运动过程中，ab杆的动能逐渐增大，回路中产生焦耳热，根据功能关系可知：外力做功应等于整个回路中产生的内能与杆获得的动能之和．所以外力F做的功大于整个电路消耗的电功．磁场对ab杆作用力的功率等于整个回路消耗的电功率，由于ab杆也有电阻，所以磁场对ab杆作用力的功率大于电阻R上消耗的电功率．
点睛：解决本题关键要明确能量是如何转化的，不能忘记杆有电阻和质量这个条件，知道磁场对ab杆作用力的功率等于整个回路消耗的电功率．
12．45 0.4
【详解】
[1]对EF受力分析有
false
所以金属杆false与竖直方向的夹角为45°。
[2]对线框做整体分析，在竖直方向有
false
解得
T=0.4N
13．2Pmgsinθ?μmgcosθ
【解析】试题分析：金属棒在导轨上受重力、支持力、摩擦力。导体棒在导轨上做加速度减小的加速运动，当匀速运动时，速度达到最大，由平衡方程和功率表达式，求出最大速度。
当金属棒匀速下滑时，速度最大，设最大速度为v．由平衡条件得：mgsinθ?μmgcosθ?F安=0
金属棒受到的安培力为：F安=BIL
电动势为：E=BLv
感应电流为：I=E2R
电阻R的电功率为：P=I2R
解得： v=2Pmgsinθ?μmgcosθ
点睛：本题主要考查了导体棒在导轨上运动，应用平衡条件及功率等知识，即可解题。
14．（1）电流的方向为：false，大小为1.0A；（2）0.2N；（3）1.5W。
【详解】
（1）根据右手定则可知电流的方向为：false；
导体切割磁感线：
false
根据闭合电流欧姆定律：
false
解得：false；
（2）导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件：
false
false
解得：false；
（3）电阻上的功率：
false
解得：false。
15．(1)由a流向b；(2)5m/s；(3)1.38s
【详解】
(1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b。
(2)开始放置时ab刚好不下滑，对ab由平衡条件，最大静摩擦力为
false
设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律
false
设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律
false
设ab所受安培力为F安，有
false
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有
false
代入数据解得
v=5m/s
(3)设cd棒运动过程中沿轨道向下滑动的距离为x，运动的时间为t，在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有
false
又
false
解得
x=3.8m
从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中对cd由动量定理
false
由法拉第电磁感应定律：
false
由闭合电路欧姆应定律：
false
解得
t=1.38s
另解：
false
false
所以
false
解得
t=1.38s
16．(1) 0.5s (2)0.3C (3) 0.31J
【详解】
(1)导体棒在磁场间运动时：
false
解得
a=8m/s2
false
可得
t=0.5s
(2)0—0.5s内
false
导体棒通过d2过程
false
则
false
(3)0~0.5s内产生的感应电动势
false
导体棒CD产生的热量：
false
导体棒刚进磁场时：
false
之后导体棒恰好停在M2N2，整个过程回路产生的焦耳热为Q2总
false
false
整个过程中CD棒产生的焦耳热
Q=Q1+Q2=0.31J
17．(1)false （2）1m/s （3）0.45m
【详解】
(1)以A为研究对象，由牛顿第二定律有F＝mAa①
代入数据解得a＝2.5 m/s2②
(2)对A、B碰撞后共同运动t＝0.6 s的过程，由动量定理得Ft＝(mA＋mB)v－(mA＋mB)v1③
代入数据解得v1＝1 m/s④
(3)设A、B发生碰撞前，A的速度为vA，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有
mAvA＝(mA＋mB)v1⑤
A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有Fl＝falsemAv⑥
由④⑤⑥式，代入数据解得l＝0.45 m.
18．见解析
【解析】
试题分析：当线圈绕0 0′轴转过60°时，线圈与磁场之间的夹角为30°，所以Φ=BSsinθ=2.0×10﹣2×0.5×sin30°=5×10﹣3Wb
当线圈平面与磁场方向垂直时，Φ=BS=2.0×10﹣2×0.5 Wb=1×10﹣2Wb．
使线圈从初始位置绕OO′轴转过180°，则穿过线圈平面的磁通量大小是1×10﹣2Wb，方向与开始时的方向相反，所以磁通量的变化量：
△Φ=Φ﹣Φ′=1×10﹣2Wb﹣（﹣1×10﹣2Wb）=2×10﹣2Wb．
答：使线圈从初始位置绕OO′轴转过60°，则穿过线圈平面的磁通量为5×10﹣3Wb；若使线圈从初始位置绕OO′轴转过180°，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为2×10﹣2Wb．
19．（1） false ，false磁场方向向上 （2）false ，false
【详解】
（1）设cd棒的电阻为false最大速度为false，ab棒的电阻为false,速度为false
cd棒的感应电动势：false
感应电流：false
ab棒的感应电动势：false
感应电流:false
对cd棒受力分析：false
带入数据可得：false
根据右手定则可知，false磁场方向向上
（2）设当ab棒的速度为false=10m/s，电动势false，电流false
安培力：false
对cd棒列牛顿第二定律：falsefalse
解得：a=falsem/s2
通过电阻的电流为false
电压为false falsefalse
20．(1)false，安培力方向左偏上37°； (2)Ff=0.8N，FN=0.3N
【解析】
【分析】
（1）由闭合电路欧姆定律求出电流，应用安培力公式求出金属棒受到的安培力；
（2）应用平衡条件求出金属棒受到的摩擦力和支持力。
【详解】
（1）电路电流
false
金属棒受到的安培力
false
根据左手定则可知，安培力方向左偏上false。
（2）金属棒静止，处于平衡状态，根据平衡条件，在水平方向上有
false
在竖直方向上有
false
解得
false
【点睛】
本题考查了求力问题，应用闭合电路欧姆定律、应用安培力公式与平衡条件可以解题。