2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二期末综合练习（一）（Word含答案）

期末综合练习（一）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，LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其电阻值与R相同。由于存在自感现象，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，A、B两灯亮度相同
B．开关S闭合时，B灯比A灯先亮
C．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，A、B两灯同时熄灭
D．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，A灯稍迟熄灭
2．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　）
A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮
C．当S断开时，L2立即熄灭
D．当S断开时，L1L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
3．如图所示，匝数为n的线圈绕在铁芯上，线圈电阻为r，铁芯处于一个均匀减弱的磁场中，铁芯中磁通量随时间的变化率为k，磁场方向沿轴线向右穿过铁芯，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为false。由此可知，下列说法正确的是（　　）
A．电容器左极板带正电 B．电容器右极板带正电
C．电容器所带电荷量为n2kC D．在时间false内通过定值电阻false电荷量为false
4．如图所示，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=20cm2，螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=3Ω，管内磁场的磁感应强度B的B-t图象如图所示（以向右为正方向）,下列说法错误的是（　　）
A．通过电阻R的电流方向是从C到A
B．电阻R两端的电压为4V
C．感应电流的大小为1A
D．0-2s内通过R的电荷量为2C
5．如图所示，一宽2L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为L的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻为false，规定逆时针方向电流为正方向，在下图所示的图象中，能正确反映感应电流随时间变化的规律是
A． B．
C． D．
6．如图，足够大的匀强磁场中有相距较远的两个导体圆环a、b，截场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间逐渐增大，圆环a保持静止，圆环b在该平面上向右运动．则两环中的感应电流方向
A．均沿邀时针方向 B．均沿顺时针方向
C．a环沿顺时针方向，b环无法判断 D．a环沿时针方向，b环无法判断
7．图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度B，闭合电路中一部分直导线的运动速度v和电路中产生的感应电流I的相互关系，其中正确是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
8．关于物理知识在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　）
A．真空冶炼炉的工作原理是电流的磁效应
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的电阻率
D．在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，冷却后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理
9．如图，长为L=1.25m的铝管竖直固定放置，让质量均为3×10-2kg的铁钉和小磁铁分别各自从铝管的上端口由静止释放进行两次实验。已知铝管内壁光滑，不计空气阻力，g=10m/s2，关于两个物体的运动，下列说法正确的是（　　）
A．铁钉、磁铁在铝管中的运动时间均为0.5s
B．铁钉运动到下端口的动量为0.15kg·m/s
C．磁铁穿过铝管的过程中，合力的冲量小于0.15N·s
D．若管下端口未封闭，磁铁下落过程，没有磁生电现象，磁铁机械能守恒
10．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
三、填空题
11．一根长10cm的通电导线放在磁感强度为0.4T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，受到的磁场力为4×10-3N，则导线中的电流为______A．将导线中电流减小为0，磁感强度为______T，导线受到的磁场力为___________
12．如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直轨道所在平面，一根长直金属棒与轨道成60°角放置，当金属棒以垂直棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，电阻R中的电流大小为________，方向为________（不计轨道与棒的电阻）．
四、解答题
13．如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距L=0.4m，导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连，导轨电阻不计．导轨x＞0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B随位置x变化如图（乙）所示．一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变．求：
（1）金属棒在x=1m处的速度大小；
（2）金属棒从x=0运动到x=1m过程中，外力F所做的功；
（3）金属棒从x=0运动到x=2m过程中，流过金属棒的电量．
14．如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成false角固定放置，导轨间连接一阻值为false的电阻false，导轨电阻忽略不计.在两平行虚线false间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度false的匀强磁场.导体棒false的质量为false，电阻false；导体棒false的质量为false，电阻false；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.false从开始相距false处同时由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当false刚穿出磁场时，false正好进入磁场，（false取false，不计false中电流的相互作用，false）.求：
（1）false穿过磁场时通过false的电流和false穿过磁场时通过false的电流的比值；
（2）false两导体棒分别匀速穿过磁场时的速度大小之比；
（3）整个过程中产生的总焦耳热.
15．如图所示，金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场，水平部分导轨上原来放有一根金属杆b.已知杆a的质量为m，杆b的质量为false，水平导轨足够长，不计一切摩擦．
(1)a和b的最终速度分别是多少？
(2)整个过程中回路释放的电能是多少？
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb＝3∶4，其余电阻不计，整个过程中，a、b杆上产生的热量分别是多少？
16．如图所示，固定在水平面上间距为false的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒false和false长度也为false、电阻均为false，两棒与导轨始终接触良好。false两端通过开关false与电阻为false的单匝金属线圈相连，面积为S0，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量false。图中两根金属棒false和false均处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为false。MN、false的质量都为false，金属导轨足够长，电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使MN、false保持静止，需在其上各加多大的水平恒力false，并指出其方向；
（2）断开S，去除MN上的恒力，false在上述恒力F作用下，经时间t，false的加速度为a，求此时MN、false棒的速度各为多少；
（3）断开S，固定MN，false在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中安培力做的功为false，求流过false的电荷量false。
17．如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角false，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值false的电阻，质量m=0.5kg，电阻false的金属杆ab垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为false。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s2，导轨足够长。求：
（1）运动过程中a、b哪个电势高，恒力F的大小；
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。
18．如图所示，质量为m、边长为l的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R．匀强磁场的宽度为H（l＜H），磁感强度为B，线框下落过程中ab边与磁场边界平行且沿水平方向．已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是false．全程忽略空气阻力．求：
（1）ab边刚进入磁场时与ab边刚出磁场时的速度大小；
（2）cd边刚进入磁场时，线框的速度大小；
（3）在线框从释放到线框完全离开磁场的过程中，线框中产生的热量．
19．如图所示，水平面上固定有两根相距false的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间有阻值为R的电阻，导体棒ab长false，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度false，现在在导体棒ab上施加一个水平向右的力F，使ab以false的速度向右做匀速运动时，求：
false中电流的方向和感应电动势大小？
false若定值电阻false，导体棒的电阻false，F多大
20．如图所示，在光滑水平面上，有一坐标系xOy，其第一象限内充满着垂直平面坐标向里的，大小为B0=1Tfalse的匀强磁场，有一长l1false=2m，宽l2=1m的形线框abcd，其总电阻为R=1Ω，初始时两边正好和xy轴重合．
（1）当线框绕ab轴以角速度ω=π匀速转动时线框产生的感应电动势的表达式是什么？
（2）线框绕ab轴转动90°过程中，产生的热量为多少？
（3）若磁感应强度B沿y方向不变，沿x方向的变化满足B=B0+x，使线框以速度v=1m/s沿x轴正方向匀速运动，需沿x轴方向施加多大外力？方向指向哪儿？
参考答案
1．D
【详解】
AB．开关闭合瞬间，L相当于断路，AB同时亮，A的电流大于B的，故A比B亮，故AB错误；
CD．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，L相当于电源与A灯串联，A灯稍迟熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【详解】
AB．当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，B正确，A错误；
CD．当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2-L1-D-L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L2也逐渐熄灭，CD错误。
故选B。
3．B
【详解】
AB．由于穿过线圈的磁通量变化率为k，根据法拉第电磁感应定律，线圈将产生感应电动势，相当于电源。由楞次定律可判断，电流由右侧流入，左侧流出，故电容器右极板带正电，故B正确，A错误；
C．由于线圈中产生的是直流电，且线圈与电容器及电阻r构成串联电路，由电容器“通交流，隔直流”的特点，可知电容器两极板间的电压及为电源电动势。由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势为
false
故电容器所带电荷量为
false
故C错误；
D．由于线圈中产生的电流为直流电，电容器断路，故流过r的电荷量为0，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．由楞次定律可以判断出螺线管中电流方向从右向左，那么通过电阻R的电流方向是从C到A，故A正确，不符合题意；
C．根据法拉第电磁感应定律有
false
代入数据解得
E=1000×2×20×10-4V=4V
由闭合电路欧姆定律得
false
所以感应电流的大小是恒定的，故C正确，不符合题意；
B．电阻R两端的电压为
U=IR=1×3V=3V
故B错误，符合题意；
D．0-2s内通过R的电荷量为
q=It=2C
故D正确，不符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
线框进入磁场过程，所用时间
false
根据楞次定律判断可知感应电流方向是逆时针方向，为正值。感应电流大小
false
保持不变，线框完全在磁场中运动过程，磁通量不变，没有感应电流产生，经历时间
false
则
false
线框穿出磁场过程，所用时间
false
感应电流方向沿顺时针方向，为负值，感应电流大小
false
保持不变。故ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【解析】
【分析】
根据楞次定律即可判断感应电流的方向．
【详解】
对圆环a，由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，对于b环，由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，故B正确，ACD错误．
【点睛】
本题主要考查了楞次定律的应用，属于基础题．
7．A
【详解】
A．伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向垂直纸面向外，故A正确；
B．伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向应沿导线向下，故B错误；
C．伸开右手时，大拇指所指方向即为运动方向，则无感应电流，没有切割磁感线，故C错误；
D．伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向垂直纸面向里，故D错误。
故选A。
8．BCD
【详解】
A．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，故A错误；
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，故B正确；
C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的电阻率，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C正确；
D．在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，冷却后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理，故D正确；
9．BC
【详解】
A．铁钉在铝管中做自由落体运动，有
false
代入数据，得
false
磁铁在铝管中下落时，由于电磁阻尼，其所用时间要大于0.5s。故A错误；
B．铁钉运动到下端口的动量为
false
代入数据，得
false0.15kg·m/s
故B正确；
C．磁铁穿过铝管的过程中，由于电磁阻尼，到达下端口时的速度小于铁钉的速度，即
false
根据动量定理，有
false
可知，磁铁合力的冲量小于铁钉的合力冲量0.15N·s。故C正确；
D．若管下端口未封闭，磁铁下落过程，还是有电磁感应现象，因此磁铁机械能不守恒。故D错误。
故选BC。
10．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．
11． 0.1 0.4 0
【解析】根据定义式：F=BIL可得： false，磁感应强度只与磁场本身有关，故B=0.4T，当I=0时，F=BIL=0。
12．false 下
【详解】
电阻R中的电流大小为false
根据右手定则可知棒上感应电流的方向向上，所以电阻R中的电流方向为向下
13．（1）0.5m/s（2）-0.175J（3）2C
【详解】
（1）根据题意金属棒所受的安培力大小不变，x=0处与x=1m处安培力大小相等，
有，false
即false；
（2）金属棒在x=0处的安培力大小为：false
对金属棒金属棒从x=0运动到x=1m过程中，根据动能定理有：
,false
代入数据解得：WF=-0.175J；
（3）根据感应电量公式：false
x=0到x=2m过程中，B﹣x图象包围的面积：false，
解得false
点睛：考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解，运动过程中金属棒所受的安培力不变，是本题解题的突破口，注意B-x图象的面积和L的乘积表示磁通量的变化量．
14．（1）4（2）3（3）1J
【解析】
试题分析：（1）两棒匀速穿越磁场的过程中，安培力等于重力沿斜面向下的分力．a棒匀速通过时，a棒相当于电源，求出总电阻，b棒匀速通过时，b棒相当于电源，求出总电阻．根据平衡条件得到false，即可求出电流之比；（2）根据false，即可求出速度之比；（3）在a穿越磁场的过程中，因a棒切割磁感线产生感应电流，可求出对应的安培力做功，同理b棒切割磁感线，产生感应电流，从而求出安培力做功，则可得到两棒整个过程中产生的总焦耳热．
（1）设a、b棒穿过磁场过程中电流分别为false
根据平衡条件有：false、false
解得：false
（2）设b棒在磁场中的速度大小为false，b棒产生的电动势为false
则有false、电路中总电阻.false、false
设a棒在磁场中速度大小为false，a棒产生的感应电动势为false
则有false、电路总电阻false、false
由于false，联立解得：false
（3）b进入磁场时速度为false，此时a棒速度也为false，a距磁场上边距离为false，a棒进入磁场速度false，b棒穿过磁场时间为t.
则有false、false
联立解得：d=0.25m
由false
故false
同理false
在整个过程中，电路中共产生焦耳热为false
15．(1)false (2)false (3)false　 false
【解析】
(1)a下滑h的过程中机械能守恒：mgh＝false
a进入磁场后，回路中产生感应电流，a、b都受安培力作用，a做减速运动，b做加速运动，经一段时间，a、b速度达到相同，之后回路的磁通量不发生变化，感应电流为零，安培力为零，两者做匀速运动，匀速运动的速度即为a、b的最终速度，设为v，在水平轨道上运动的过程中a、b组成的系统所受合外力为零，由动量守恒得：mv0＝(m+falsem) v
由上式解得最终速度v＝false
(2)由能量守恒知，回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失，所以
E＝mgh－false(m+falsem)v2＝falsemgh.
(3)回路中产生的热量Qa＋Qb＝E，在回路中产生电能的过程中，虽然电流不恒定，但由于Ra、Rb串联，通过a、b的电流总是相等的，所以有false，
Qa＝falseE＝falsemgh，Qb＝falseE＝falsemgh.
点睛：本题是双杆在轨道滑动类型，分析两杆的运动情况是关键，其次要把握物理规律，系统的合外力为零，动量是守恒的，系统损失的动能转化为回路的电能．
16．（1）false，方向水平向右；（2）false；false；（3）false；
【详解】
（1）设线圈中产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律可得
false
设PQ与MN并联的电阻为R并，有
false
闭合S后，设线圈中的电流为I，根据闭合电路的欧姆定律可得：
false
设PQ中的电流为IPQ，则
false
设PQ受到的安培力为F安，有
F安=BIPQl
保持PQ静止，根据平衡条件可得F=F安，联立解得
false
方向水平向右；
同理若使MN保持静止，需在其上加的水平恒力也为false，方向水平向右；
（2）设PQ的速度为v1，MN的速度为v2，则对PQ:
false
false
解得
false
对PQ和MN的整体由动量定理
false
解得
false
（3）设PQ由静止开始到速度大小为v的过程中，PQ运动的位移为x，所用的时间为△t，由动能定理
false
平均感应电动势为
false
其中
△Φ=Blx
PQ中的平均电流为
false
根据电流强度的定义式可得
false
联立解得
false
17．（1）b，false；（2）1.47J
【详解】
(1)由右手定则可判断感应电流由a流向b，b相当于电源的正极，故b端电势高，当金属棒匀速运动时，由平衡条件得
false
其中
false
由乙图可知，false，联立解得false。
(2)从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得
false
又克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，代入数据解得
false
两电阻产生的焦耳热与阻值成正比，故金属杆上产生的焦耳热为
false
18．（1）false（2）false（3）2mgH
【解析】
【详解】
（1）ab边刚进入磁场时和ab边刚出磁场时，false，感应电流false，安培力：false，由牛顿第二定律可得: falsem·false，解得：v=false
（2）设cd边刚进入磁场时线框的速度大小为false，（从cd边刚进入磁场到ab边刚出磁场的过程，由动能定理可得：mg（H-l）=falsemv2-falsemv′2，解得：v′=false
（3）线框进入磁场的过程中，由能量守恒可得：mgL+false，解得：Q=mgL+mg（H-L）=mgH，所以从释放到线框完全离开磁场的过程中，线框中产生的热量：false
19．（1）2（2）0.1
【详解】
false由右手定则，电流方向为b到a；感应电动势：false false
false棒受到的安培力：false
棒做匀速运动，由平衡条件得：false
20．（1）false （2）π2J（3）4N
【解析】（1）false
感应电动势的表达式false
（2）false
false
产生的热量： false
（3）Bab=B0+x1 Bcd=B0+x1+l1
false
E=?Bl2v=2V
false
false
方向：水平向右（或沿x轴正方向）