期末综合练习（五）-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（五）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．阻值相等的四个电阻、电容器及电池内阻可忽略false连接成如图所示电路false开关S闭合且电流稳定时,C所带的电荷量为false,断开开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为false，则false与false的比值为false false
A．false B．false C．false D．false
2．如图所示，总阻值为R的正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90°，下列说法正确的是（　　）
A．第一次操作过程中线框产生的感应电流方向沿逆时针方向
B．两次操作过程中经过线框横截面的电量之比为2∶1
C．若两次操作过程中线框产生的焦耳热相等，则v1：v2=π：2
D．若两次操作过程中线框产生的平均感应电动势相等，则v1：v2=2：π
3．如图所示，在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。现有一个闭合导线框ACD（由细软弹性电阻丝制成），端点A、D固定。在竖直面内，将导线与圆周接触的C点以恒定角速度false（相对圆心O）从A点沿圆弧移动至D点，使导线框上产生感应电流。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，从A点开始计时，下列说法正确的是（　　）
A．导线CD始终受到指向圆心O的安培力
B．C到达圆弧最高点时导线框中感应电动势的最大
C．导线框中感应电动势的最大值为false
D．C点从A转至D过程中导线框中产生的焦耳热为false
4．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，工作过程中某段时间通电线圈存在顺时针方向（从左向右看）均匀增大的电流，则（　　）
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，金属片中没有感应电流
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
5．如图所示，虚线OO′左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，凸形线框abcdefgh以虚线OO′为轴，以角速度false匀速转动，abch是边长为L的正方形，defg是边长为false的正方形，线框的总电阻为R，从图示位置开始计时，规定电流沿abcdefgha方向为正方向，则下列图象正确的是 （ ）
A． B．
C． D．
6．如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是
A．闭合开关S，A、B灯同时亮
B．闭合开关S，A灯比B灯先亮
C．A、B灯最后一样亮
D．断开开关S，A灯慢慢熄灭，B灯闪亮一下再慢慢熄灭
7．如图所示，false为电阻很小的线圈，false和false为内阻不计、零刻度线在表盘中央的电流计。当开关false处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方，那么，当开关S断开时，将出现（　　）
A．false和false的指针都立即回到零点
B．false的指针立即回到零点，而false的指针缓慢地回到零点
C．false的指针缓慢地回到零点，而false的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
D．false的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而false的指针缓慢地回到零点
二、多选题
8．如图所示，等边三角形线框false由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点false、false与直流电源两端相接，已知导体棒false受到的安培力大小为false，下列说法正确的是（　　）
A．线框受到的安培力大小为false
B．线框受到的安培力大小为false
C．线框受到的安培力方向竖直向上
D．线框受到的安培力方向竖直向下
9．如图所示，绳子的一端固定在光滑桌面中心的铁钉上，另一端系着小球，小球在光滑桌面上做匀速圆周运动，当绳子突然断裂后，则(　　)
A．小球受向心力作用，向着圆心运动
B．小球失去向心力，而做离心运动
C．小球运动的半径增大，沿螺旋线运动
D．小球沿切线方向做匀速直线运动
10．下列设备或电器中，没有利用电磁感应原理工作的是
A．发电机 B．白炽灯
C．电动机 D．电吹风
三、填空题
11．如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I时(方向顺时针，如图)时，在天平左、右两边各加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知：磁感应强度的方向为________，大小为________．
12．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是false，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上false处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，环可视为质点金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量________
四、解答题
13．如图所示，一足够长的金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体棒ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直.当导体棒ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，试求bOc回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式.
14．如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨MN、PQ固定在倾角false的绝缘斜面上，两导轨间距为false，M、P两点间接有阻值为false的电阻．整个装置处于磁感应强度false的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．一根质量为false的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，ab在导轨之间的电阻是false，电路中其余电阻不计．金属杆ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好．不计空气阻力影响．已知false重力加速度取false．求：
（1）金属杆ab沿导轨向下运动时的最大速度v以及此时杆中电流方向：
（2）若金属杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为false,则流过电阻R的总电荷量q为多少；
（3）金属杆由静止释放至达到最大速度的过程中，经历的时间t．
15．面积为0.5m2的导体环与5.0Ω的电阻连接成闭合回路．圆环处于垂直纸面向里的磁场中，该磁场的磁感强度随时间的变化规律如图，磁场方向垂直纸面向里为正方向．回路中导线和开关的电阻忽略不计．求：
①线圈中感应电动势的大小；
②电阻R消耗的电功率；
③在下方坐标纸中画出0到0.6s内感应电流随时间变化的图象（设感应电流逆时针方向为正）．
16．如图所示，在甲、乙、丙三幅图中，标出感应电流的方向。
17．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.30Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.40Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响）。
(1)判断金属棒两端a、b的电势高低；
(2)求磁感应强度B的大小；
(3)在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量。
18．如图所示，平行金属导轨与水平面成倾角θ，匀强磁场垂直导轨平面向上，一根通有恒定电流的导体棒ab垂直导轨放置，并与导轨保持良好接触，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。刚开始导体棒静止在导轨上，当磁感应强度减小为B1时，导体棒恰好不下滑。求:
（1）试说明导体棒ab中电流的方向；
（2）当磁感应强度为多少时，导体棒恰好不上滑？
19．如图所示，在磁感应强度为false、方向竖直向下的磁场中有两个固定的半径分别为false和false的水平放置的金属圆环形导线围成了如图回路，其总电阻为false，开口很小，两开口端接有间距也为false的且足够长的两个固定平行导轨false，导轨与水平面夹角为false，处于磁感应强度大小为false、方向垂直于导轨向下的匀强磁场中。质量为false、电阻为false、长为false的金属棒false与导轨良好接触。滑动变阻器false的最大电阻为false，其他电阻不计，一切摩擦和空气阻力不计，重力加速度为false。求：
(1)电磁感应中产生的电动势；
(2)若开关false闭合、false断开，求滑动变阻器的最大功率false；
(3)若开关false断开，false闭合，棒false由静止释放，棒能沿斜面下滑，求棒下滑过程中最大速度false以及某段时间false内通过棒某一横截面的最大电荷量false。
20．一质量为M汽车有牵引力作用下以恒定功率P启动，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力与车重成正比，经过时间t，汽车达到最大速度v，试求汽车启动过程中：
（1）汽车受到的阻力为多少？
（2）牵引力的冲量为多少？
（3）汽车运动的位移为多少？
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
电路中四个电阻阻值相等，开关S断开时，外电路的连接等效为图1，电路的总电阻
false
当开关S闭合后，外电路的连接等效为图2，电路的总电阻
false
由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R，根据串并联电路的特点，开关S断开时，电容器两端的电压为
false
当开关S闭合时，电容器两端的电压为
false
由Q=CU可知，
Q1：Q2=U1：U2=5：3
故A正确。
2．D
【详解】
A．由右手定则可知，第一次操作过程中感应电流的方向为顺时针方向，选项A错误；
B．由公式false可知两次操作过程中经过线框横截面的电量相同，选项B错误；
C．设线框的边长为L，若两次操作过程中线框产生的焦耳热相等，第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出
false
false
第二次以线速度v2让线框转过90°
false
false
Q1=Q2
所以
false
选项C错误；
D．若两次操作过程中线框产生的平均感应电动势相等，第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出
false
第二次以线速度v2让线框转过90°
false
false
得
false
D选项正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．磁场强弱不变，闭合回路面积变化，从而引起磁通量变化产生感应电流。设经过的时间为t，则∠AOC=ωt，由几何关系知false，且AC⊥CD
闭合回路面积
false
0≤ωt≤π
原磁感应强度垂直纸面向里，闭合回路面积先增大再减小，磁通量Φ=BS先增大再减小，所以感应电流方向先逆时针后顺时针，导线CD先受到背离圆心的安培力后受到指向圆心O的安培力，故A错误；
BC．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
false
在C沿圆弧移动到圆心O的正上方时false，此时的感应电动势为零，导线框中感应电动势的最大值为
false
选项BC错误；
D．C点从A转至D过程中导线框中产生的焦耳热为
false
选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，可知穿过右侧线圈的磁通量向右且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，A错误；
B．通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈中的磁通量均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流大小不变，B错误；
C．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化，金属片中也会产生感应电流，C错误；
D．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
分段处理，第一个四分之一周期内，矩形线圈的磁通量变化产生正弦式交变电流，电流方向为正，电流由零增加到最大，其最大值为Im=false，第二个四分之一周期内，矩形线圈defg的磁通量变化产生正弦式交变电流，电流方向为正，电流由最大值I′m=false减小到零；第三个四分之一周期内，矩形线圈defg的磁通量变化产生正弦式交变电流，电流方向为负，由零逐渐增大到负向最大-I′m；第四个四分之一周期内，矩形线圈abch的磁通量变化产生正弦式交变电流，电流方向为负，由-Im减小到零。
A．该图与结论不相符，选项A错误；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论相符，选项C正确；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
6．C
【详解】
ABC．开关闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，A灯逐渐发光，由于线圈的电阻可以忽略，则两灯最后一样亮，故AB错误，C正确；
D．断开开关的瞬间，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源线圈与两灯一起构成一个自感回路，则两灯逐渐同时熄灭，由于开始时两灯电流相等，则B灯不会闪亮，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
当开关断开时，false中原来的电流很快消失；由于通过线圈的电流变小，导致线圈中产生瞬间感应电动势，从而阻碍电流变小，感应电流在false和false中重新构成回路，false中电流方向不变，false中电流方向反向，所以false的指针缓慢地回到零点，而false的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点。
故选D。
8．AC
【详解】
AB．根据电阻定律可知导体棒MLN的电阻是导体棒MN电阻的2倍，由于导体棒MLN与导体棒MN并联，则导体棒MLN与导体棒MN两端电压相等，根据欧姆定律可知，导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，若MN长度为L，导体棒MN受到的安培力大小为F=BIL，由于导体棒MN中的电流是导体棒ML中电流的2倍，则导体棒ML和LN所受到的安培力的合力大小为
F′=falseBIL=falseF
三角形线框受到的安培力的大小为
F合=F+F′=1.5F=3N
故A正确，B错误；
CD．根据左手定则可知导体棒MN受到的安培力在线框所在的平面内垂直于MN向上，即竖直向上，故C正确，D错误。
故选AC。
9．BD
【详解】
AB.做匀速圆周运动的物体所受的外力减小或者突然消失，将做离心运动，当绳子突然断裂后，物体失去向心力，而做离心运动,故A错误、B正确；
CD.用绳子拉着小球在光滑的水平面上运动，如果绳子突然断了，在水平方向小球将不受力的作用，所以将保持绳子断时的速度做匀速直线运动，故C错误、D正确．
故选BD。
10．BCD
【详解】
发电机是线圈在磁场中运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，故A错误；白炽灯是将电能转化为热能后一部分热能转化为光能的设备，即是消耗电能的电热装置，故B正确；电动机是线圈在磁场中运动，因通电，而产生力，故C正确；电吹风是将电能转化为热能，与电磁感应无关，故D正确；
故选BCD．
11．垂直纸面向里 false
【详解】
因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码．则有mg=2NBIL，所以B=false
故答案为
12．false
【解析】圆环最终在y=a以下来回摆动，以false处为初位置，y=a处为末位置，知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得： false
【点睛】圆环在进入磁场和出磁场的过程中产生感应电流，有热量产生，最终以y=a以下来回摆动，根据能量守恒求出金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量．
13．false
【详解】
设导体棒ab从O点出发时开始计时，经过时间t，导体棒ab匀速运动的距离为s，则有
false
在false中
false
false
在回路bOc中，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
false
可得回路bOc中，某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式为
false
14．（1）6m/s，电流方向为由a到b；（2）falseC（3）false
【详解】
（1）金属棒速度最大时，满足：false ，
解得v=6m/s，电流方向为由a到b；
（2）金属杆由静止释放至达到最大速度的过程中，由动能定理：false 其中：false
流过电阻 R 的总电荷量 q 为：false
联立解得false
（3）由动量定理：false ，其中安培力的冲量：false
联立解得：false
15．①1V；②0.2W；③ 如图；
【解析】
【详解】
①根据法拉第电磁感应定律：false，有：false
②此电路是纯电阻电路，功率false
③电流恒定不变；其大小为：false．
图像如图；
16．
【详解】
根据右手定则可知，导线中的电流方向如图；
17．（1）false；（2）0.1T；（3）0.195J
【详解】
（1）由右手定则判断：false。
（2）当金属棒匀速下落时，设其速度设为v，由共点力平衡条件得
false
金属棒产生的感应电动势
false
设电路中的电流为I ，由闭合电路欧姆定律可得
false
由x-t图象可得
false
代入数据解得
false
（3）在0～1.5 s，以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得
false
代入数据解得
false
电阻R上产生的热量
false
18．（1）从a到b；（2）false。
【详解】
（1）当磁场增大时，导体棒会上滑，即导体棒受到的安培力沿导轨平面向上，所以导体棒中电流方向为从a到b；
（2）设棒中电流为I，导轨间距为L
当磁感应强度为B1时，导体棒恰好不下滑，有：
B1IL=mg(sinθ-μcosθ)
当磁感应强度为B2时，导体棒恰好不上滑，有：
B2IL=mg(sinθ+μcosθ)
解得：false
19．(1)false；(2)false；(3)false，false
【详解】
(1)处在均匀变化的磁场中的有效面积
false
根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为
false
(2)根据闭合电路欧姆定律
false
滑动变阻器的功率
false
得
false
当false时，false有最大值
所以
false
(3)棒切割磁感线产生的最大感应电动势
false
通过分析知道沿整个回路的感应电动势都为逆时针方向，因此总电动势为
false
对于整个回路，根据闭合电路欧姆定律有
false
当棒匀速下滑时速度达到最大，此时受力平衡
false
解得
false
当物体下滑速度最大时，在false时间内通过导体棒的电荷量也最大
false
解得
false
20．(1) false (2) false (3) false
【详解】
（1）汽车以恒定功率起动时，它的牵引力F将随速度V的变化而变化，其加速度a也随之变化， 由此可得汽车速度达到最大时，a=0，此时F=f，P=Fv
解得false
（2）由动量定理可知：
false
解得牵引力的冲量为：
false
（3）根据动能定理：
false
解得
false