期末综合练习（四）-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（四）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．在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，R为滑动变阻器，S为开关。闭合开关后，发现A1比A2亮。自感线圈L的直流电阻为RL，此时滑动变阻器接入电路的电阻为R0。下列说法正确的是
A．false；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为false
B．false；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为false
C．false；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为false
D．false；断开开关S的瞬间，A2中的电流方向为false
2．如图甲、乙所示的电路中，线圈L的自感系数很大，电阻R和线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，再断开S，则（　　）
A．在电路甲中，闭合S后，A将立即变亮
B．在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗
C．在电路乙中，闭合S后，A将逐渐变亮
D．在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗
3．如图所示，铝质圆盘可绕竖直轴转动，整个圆盘都处在竖直向下的匀强磁场之中，通过电刷在圆盘轴心与边缘之间接一个电阻R，在圆盘按图中箭头方向转动时，下列说法中正确的有
A．圆盘上各点电势都相等
B．圆盘边缘上各点电势都相等
C．电阻R上的电流由a到b
D．不发生电磁感应现象
4．如图所示的电路中，闭合开关后，滑动变阻器的滑动触头向左移动时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数不变 B．电容器带电量增加
C．灯泡变暗 D．电流表示数变小
5．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，下列说法正确的是（　　）
A．从上往下看，0 ~1s内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B．2s时圆环中的感应电流大于0.5s时感应电流
C．金属圆环中感应电流变化周期为2s
D．1s时金属圆环所受安培力最大
6．如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流I，矩形闭合导线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．将线框由静止释放，不计空气阻力，则在线框下落过程中（ ）
A．线框所受安培力的合力竖直向上
B．穿过线框的磁通量保持不变
C．线框中感应电流的方向为逆时针
D．线框的机械能不断增大
7．如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两个磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽．现有一个菱形导线框abcd，ac长为2a，从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向，在线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象中正确的是（）
A． B．
C． D．
二、多选题
8．如图所示,在一竖直向下的匀强磁场中,将一根通电直导线abc从中点b折成夹角为false的ab、bc两段,bc段水平,导线abc平面位于竖直平面内;为使两段通电导线所受磁场力大小相等,在导线abc平面所在区域再加一大小相等的匀强磁场,则原磁场与合磁场磁感应强度大小之比为( )
A．1:1 B．1:false C．1:false D．false:1
9．在养牛场里，把牛用细绳拴在树桩上，绳伸直，牛绕树桩沿同一方向旋转，细绳变短，牛到树桩的距离越来越短。这个过程可简化为如下模型：在光滑的水平面上固定一个横截面为正方形false的柱子，一个小球用轻质细线拴在柱子上的false点，给小球一个初速度，小球绕柱子做圆周运动，俯视图如图所示。小球质量为false，细线长度为false，正方形false的边长为false。开始时细线被拉直，且细线和false在同一条直线上，小球沿false每阶段均绕柱子做匀速圆周运动，最终击中false点，小球运动过程中的速度始终为false，下列说法正确的是（　　）
A．细线能承受的张力至少为false
B．细线上的最大张力与最小张力之比为false
C．从小球开始运动到击中false点前的过程中，细线上的张力突变了4次
D．若细线能承受的最大张力为false，小球做圆周运动的时间为false
10．在光滑水平面上固定一个通电线圈，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是（　　）
A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动
B．接近和离开线圈时都做减速运动
C．一直在做匀速运动
D．在线圈中运动时是匀速的
三、填空题
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小B = 0.50T ，方向垂直纸面向里，有一条与磁场方向垂直的长度L=0.30m的通电直导线，电流大小I = 2.0A，方向如图所示。则导线受到的安培力大小F =_________N 。
12．如图所示，磁感应强度false的匀强磁场，方向垂直纸面向里，导电导轨false、false间距false，光滑且电阻不计.左端接一电阻false，导线false电阻不计，以false速度向右匀速滑动时，回路中感应电动势大小是______V，感应电流大小是______A，方向______.这时使false匀速运动所需的外力大小是______N.
四、解答题
13．如图所示，竖直放置的两根足够长的金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻R0和开关K相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。一质量为m，电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上。已知电源电动势为E，不计电源电动势内阻，导轨的电阻。
(1)当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R为多大？
(2)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中重力的冲量是多少？
(3)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中金属棒中产生的热量是多少？
14．如图，两足够长的平行金属导轨平面与水平面间夹角为false，导轨电阻忽略不计，二者相距false=1m，匀强磁场垂直导轨平面，框架上垂直放置一根质量为m=0.1kg的光滑导体棒ab，并通过细线、光滑滑轮与一质量为2m、边长为false正方形线框相连，金属框下方h=1.0m处有垂直纸面方向的长方形有界匀强磁场，现将金属框由静止释放，当金属框刚进入磁场时，电阻R上产生的热量为false=0.318J，且金属框刚好能匀速通过有界磁场。已知两磁场区域的磁感应强度大小相等。定值电阻R=1Ω。导体棒ab和金属框单位长度电阻r=1Ω/m，g=10m/s2，求
(1)两磁场区域的磁感应强度为多大？
(2)金属框刚离开磁场时，系统损失的机械能是多大？
(3)金属框下方没有磁场时，棒的最大速度是多少？
15．两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置，其间距为0.60m，磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝5.0Ω，在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab，金属棒与导轨垂直，如图所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的速度向右匀速运动。设金属导轨足够长，导轨电阻不计。求：
(1)电阻R上电流的方向；
(2)金属棒ab两端的电压；
(3)拉力F的大小。
16．如图，两平行金属导轨间的距离 L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37?， 在导轨所在平面内，分布着竖直向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 E=4.5V、 内阻 r=0.50Ω 的直流电源。现把一个质量 m=0.04kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒 所受摩擦力为零；若将磁场大小不变，方向改为垂直于导轨所在平面向上，导体棒恰好可 以静止在导轨上。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间 的电阻 R=2.5Ω，金属导轨的其它电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取 10m/s2。 已知 sin37?=0.60，cos37?=0.80，求：
(1)通过导体棒的电流；
(2)磁感应强度 B；
(3)导体棒与轨道间的动摩擦因数。
17．如图所示，竖直向下的匀强磁场垂直穿过固定的金属框架平面，false为金属框架abc的对称轴，ab与bc间的夹角θ=60°，直杆ef在水平外力F的作用下，从b点出发以v=1m/s的速度向右匀速运动，运动过程中直杆始终垂直于false且与框架接触良好．已知框架、直杆由相同金属导体棒制成，单位长度的电阻false，匀强磁场磁感应强度B=0.5 T，区域足够大，不计摩擦．求：
（1）t=1s时，金属框架的两个端点a、c间的电压；
（2）力F做功的功率P随时间t的变化规律．
18．如图，水平面内有一半径false的光滑金属圆形导轨，圆形导轨的右半部分的电阻阻值R=1.5Ω，其余部分电阻不计，圆形导轨的最左边A处有一个断裂口，使圆形导轨不闭合．将质量m=2kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨GH处，并通过圆心O.空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T.在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度向左做与GH方向垂直的直线运动，运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等．(取false,false)
(1)若初速度v1=3m/s，求棒在GH处所受的安培力大小FA．
(2)若初速度v2=falsem/s，求棒向左移动距离2m所需时间△t．
(3)若在棒由GH处向左移动2m的过程中，外力做功W=5J，求初速度v3．
19．如图所示，金属杆ab以初速度v0＝4m/s沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后停止（杆没与电阻R发生碰撞）。ab的质量为m＝5g，导轨宽为L＝0.4m，电阻为R＝2Ω，其余的电阻不计，磁感强度B＝0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为μ＝0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q＝10﹣2C，求：上述过程中 （g取10m/s2）
（1）杆ab运动的距离；
（2）杆ab运动的时间。
20．如图所示，两根水平放置的光滑的平行金属导轨相距为d，电阻不计，在其左端接有阻值为R的电阻，MN为一根长度也为d、质量为m，电阻为r的金属杆，垂直导轨放置，并与导轨接触良好，整个装置处于方向垂直导轨平面，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，开始时杆MN处于静止状态．某时刻（t=0）对杆MN施加一个平行导轨方向的水平力，使之做加速度为a的匀加速直线运动．（导轨足够长）
（1）判断M、N两端的电势高低；
（2）求t=t1时刻杆MN两端的电压；
（3）求水平力F随时间t变化的关系式．
参考答案
1．B
【解析】
【分析】
根据灯泡亮度结合欧姆定律判断电阻的大小；根据线圈的自感分析电流方向。
【详解】
根据题意可知，闭合开关后，发现A1比A2亮，说明通过A1的电流强度大于通过A2的电流强度，根据欧姆定律可知R0＞RL；此时通过A1的电流方向向右；
断开开关S的瞬间，由于线圈的自感，使得A2中的电流方向为b→a，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点睛】
本题考查了自感线圈对电流发生变化时的阻碍作用，知道自感线圈的电流增大瞬间相当于断路，减小瞬间相当于电源，稳定后相当于短路。
2．D
【详解】
A．在电路甲中，闭合S后，由于线圈的自感，A逐渐变亮，A错误；
B．在电路甲中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致A将逐渐变暗，因通过线圈L的电流小于电阻R，则不会出现闪亮现象，B错误；
C．在电路乙中，闭合S后，A与电阻R串联接入电源，则其将立即变亮，C错误；
D．在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A将变得更亮，然后逐渐变暗，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
AD.金属圆盘看成由无数金属幅条组成的，故各金属辐条切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，由右手定则可知电流由边缘流向中间，所以圆盘上各点的电势不相等，故选项A、D不符合题意；
B.圆盘边缘处相当于各电源并联，各点的电势相等，故选项B符合题意；
C.将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定则判断可知圆盘上的感应电流由边缘流向圆心，所以电阻false上电流由false到false，故选项C不符合题意．
4．B
【详解】
AB．滑动变阻器的滑动触头向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，即电表的示数减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即电流表示数变大，通过灯泡的电流增大，灯泡两端的电压增大，即电容器两端的电压增大，根据
false
电容器带电量增加，A错误B正确；
CD．滑动变阻器的滑动触头向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即电流表示数变大，通过灯泡的电流增大，则灯的实际电功率增大，灯泡变亮，CD错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．从上往下看，0 ~1s内螺线管在圆环中产生的磁场向上，磁通量增大，根据楞次定律，在圆环中产生的感应电流沿顺时针方向，A错误；
B．2s时图像的斜率最大，螺线管中的电流变化最快，在圆环中产生的感应电流最大，B正确；
C．金属圆环中感应电流变化周期等于螺线管中电流变化的周期，都等于4s，C错误；
D．1s时螺线管中的电流等于零，不产生磁场，对金属环无作用力，金属圆环不受安培力，D错误。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
A．线框左右两边受到的安培力平衡抵消，上边受的安培力大于下边受的安培力，安培力合力竖直向上零，故A正确；
B．线框在下落过程中，所在磁场减弱，穿过线框的磁感线的条数减小，磁通量减小，故B错误；
C．下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，结合安培定则可知感应电流的方向为顺时针方向，故C错误；
D．线框中产生电能，机械能减小．故D错误。
故选A。
【点睛】
根据磁能量形象表示：穿过磁场中某一面积的磁感线的条数判断磁能量的变化．用楞次定律研究感应电流的方向．用左手定则分析安培力，根据能量守恒定律研究机械能的变化．
7．B
【详解】
根据楞次定律，刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向，为正方向，而将出磁场时，感应电流同样也沿逆时针方向，为正方向，而在线框从第1个磁场区域进入第2个磁场区域的过程中导线框中的磁通量变化得越来越快，感应电动势大小逐渐增大，且当导线框刚好完全进入到磁场中时达到正向最大，当false时由楞次定律和法拉第电磁感应定律可知线框中电流方向为顺时针方向，且为false时电流的两倍，ACD错误，B正确。
故选B。
8．AC
【详解】
设原磁场磁感应强度为B0,所加磁场为B1=B0,当合磁场B合⊥ac时,ab、bc所受磁场力大小相等,由几何和三角知识有:
B合false
当所加磁场为B2=B0,合磁场B合⊥be时,ab、bc所受磁场力大小相等,由几何和三角知识有:
B合=B0
A. 1:1与分析相符，故A正确。
B. 1:false与分析不符，故B错误。
C. 1:false与分析相符，故C正确。
D. false:1与分析不符，故D错误。
9．AC
【详解】
A．小球绕正方形做圆周运动，每转过90°运动半径减少false，根据向心力公式可知，小球运动半径false取最小值false时细线上的张力最大，即
false
因此小球想要击中false点，细线能承受的张力至少为false，故A正确；
B．小球运动半径最大时，即半径为false时细线上的张力最小，为
false
最大张力与最小张力之比为false，故B错误；
C．小球的速度大小不变，半径false突然变短，向心力就突然变大，细线上的张力就突然变大，半径false突变了4次，即细线上的张力突变了4次，故C正确；
D．若细线最大能承受的张力为false，根据向心力公式可知此时小球做圆周运动的半径
false
即当小球做圆周运动的半径突变为false时细线就断了，故小球做圆周运动的总路程
false
做圆周运动的总时间为
false
故D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
ABC．把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合铝片框组成；如图所示
当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流．产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，所以A、C错误；B正确；
D．由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，做匀速运动，D正确；
故选BD。
11．0.30
【详解】
[1]由公式可得安培力的大小为：
F=BIL=0.50×2.0×0.30N=0.30N
电流的方向水平向右，磁场的方向垂直向里，根据左手定则可知，安培力的方向竖直向上。
12．1 5 沿逆时针 1.25
【详解】
[1]．感应电动势：
E=BLv=0.5×0.5×4=1V
[2]．感应电流：
false
[3]．由右手定则可知，感应电流沿逆时针；
[4]．安培力：
F安=BIL=0.5×5×0.5=1.25N
CD棒匀速运动处于平衡状态，由平衡条件得：
F=F安=1.25N；
13．(1)false；(2)false；(3)false
【详解】
（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则有
false
再由闭合电路欧姆定律可知
false
联立方程解得
false
（2）当金属棒下落距离s时，达到稳定状态，即
false
动量定理得
false
其中
false
联立上式解得
false
（3）金属棒ab从静止下落距离s，由动能定理得
false
金属棒ab产生热量
false
解得
false
14．(1)1T(2)2.136J(3)false
【详解】
(1)由题意知，导体棒ab接入电路的电阻为
false
与定值电阻R相等，故金属框由静止释放到刚进入磁场过程重金属导轨回路产生的总热量为
false
此过程由动能定理得
false
解得
v=2.4m/s
金属框的总电阻为
false
金属框在磁场中做匀速运动时导体棒ab产生的电动势为false，则有
false
金属框产生的电动势
false
false
金属框在磁场中做匀速运动时由平衡条件得
false
得
B=1T
(2)由于金属框刚好能做匀速通过有界磁场，说明磁场宽度与线框边长相等
false
根据能量守恒得
false
得
false
(3)金属框下没有磁场，棒的速度达到最大后做匀速运动，设此时速度为false，则
false
根据平衡条件得
false
解得
false。
15．(1)电流方向向下；(2)2.5V；(3)0.15N
【详解】
(1)根据右手定则可得通过ab的电流方向由b到a，则通过R的电流方向向下；
(2)金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为
E=BLv=0.50×0.60×10V=3V
电路中的电流为
false
金属棒ab两端的电压为
U=IR=0.5×5.0V=2.5V
(3)金属棒ab所受的安培力为
FA=BIL=0.50×0.5×0.60N=0.15N
因金属棒匀速运动，则有
F=FA=0.15N
16．(1)false；(2)false；(3)0.19
【详解】
(1)由闭合电路欧姆定律可得
false
解得
false
(2)对导体棒受力分析可得
false
解得
false
(3)对导体棒受力分析可得：
false
false
false
联立解得
false
17．(1) false (2) false
【分析】
（1）根据导体棒运动的特点，求出有效长度，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律，即可求解路端电压；
（2）根据安培力公式和功率P=Fv即可求解．
【详解】
(1)设t内直杆运动的距离为x，金属框架间的直杆长度为l，由匀速运动规律得：false
由几何知识可得：false
由法拉弟电磁感应定律电动势为：false
电路总电阻：false，电源内阻false
由闭合电路欧姆定律得：false，false
代入数据得t=1s：false
(2)由安培力公式得：false
安培力做功的功率：false
联立解得：false
【点睛】
解决本题的关键：1、会根据几何关系求出有效长度的变化，以及电阻的变化；2、掌握安培力的公式和瞬时功率的表达式．
18．(1)FA=16N (2) false (3) false
【解析】（1）棒在GH处速度为v1，感应电动势为：E=Blv1
感应电流为： false
安培力为： false
代入数据解得：FA=16N；
（2）设棒移动距离a，由几何关系，磁通量变化：△Φ=B（false）
题设运动时回路中电流保持不变，即感应电动势不变，有：E=Blv2
因此：E=false =Blv2，
解得： false；
（3）设外力做功为W，克服安培力做功为WA，导体棒在由GH处向左移动2m处的速度为v’3
由动能定理：W﹣WA=1/2(mv3′2﹣mv32)
克服安培力做功：WA=I32R△t′，其中： false ， false
联立解得： false
由于电流始终不变，有：v3′=false v3
代入数值得：v32+false-5=0
解得： false
19．(1)x＝0.1m ；(2)t＝0.9s
【解析】
【详解】
(1)ab棒切割磁感线产生感应电流，设向右运动的距离为x，则平均感应电动势为E=ΔΦΔt=BLxΔt
平均感应电流为I=ER=BLxRΔt ，流过的电荷量为q=IΔt=BLxR
代入解得：x=qRBL=10?2×20.5×0.4m=0.1m；
(2)对ab棒根据动量定理有：?FAt+μmgt=0?mv0
而FAt=BILt=BLq，得：BLq+μmgt=mv0，解得：t=0.9s。
20．（1）false（2）false（3）false
【解析】
（1）由右手定则可知，false
（2）t1时刻的速度：v1=at1
感应电动势E1=Bdv1
感应电流false
杆MN两端的电压false
（3）由牛顿第二定律可得F-BId=ma
其中false
E=Bdv
v=at
联立解得false