期末综合复习能力提升过关（三）-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）
文档属性
| 名称 | 期末综合复习能力提升过关（三）-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） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 482.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-28 12:26:43 | ||
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文档简介
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复习能力提升过关（三）
一、单选题
1．阻值相等的两个电阻、电容器C及电池false内阻可忽略false连接成如图所示电路，开关S断开时，C所带的电荷量为false，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为false：false false
A．2：1 B．1：2 C．1：3 D．3：1
2．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在false的时刻，闭合开关S，电路稳定后在false时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用false、false表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是
A． B．
C． D．
3．如图所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落一段定距离后，进入一个有理想边界的匀强磁场中，磁场宽度h大于线圈宽度l．从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下面表示该过程中线框里感应电流i随时间t变化规律的图象中，一定错误的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示,当导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是( ).
A．由A→B B．由B→A C．无感应电流 D．无法确定
5．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上false点作切线false，false与线圈在同一平面上，在线圈以false为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向（ ）
A．始终为false
B．始终为false
C．先为false，再为false
D．先为false，再为false
6．如图所示电路中，R1、R2是两个阻值相等的定值电阻，L是一个自感系数很大，直流电阻为零的理想线圈，设A、B两点电势分别为φA、φB，下列分析正确的是( )
A．开关S闭合瞬间false
B．开关S闭合后，电路达到稳定时false
C．当开关S从闭合状态断开瞬间false
D．只要线圈中有电流通过，false就不可能等于false
7．如图所示，一根两端开口的铜管竖直放置，一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中，过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多。则（ ）
A．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到了空气的阻力
B．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C．铜管对磁体的作用力方向始终向上
D．铜管内感应电流方向保持不变
二、多选题
8．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为a=0.05 m，电源的电动势为E=3 V，内阻r=0.1 Ω，限流电阻R0=4.9 Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9 Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数为1.5 V，则
A．由上往下看，液体做逆时针旋转
B．液体所受的安培力大小为 1.5×10-3N
C．闭合开关后，液体热功率为0.81 W
D．闭合开关10 s，液体具有的动能是3.69 J
9．根据你所学的知识，判断以下说法中正确的是
A．历史上先发现电磁感应现象，后发现电流的磁效应
B．在相同电压下，电动机启动时的电流比正常工作时的电流大
C．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的
D．远距离运输时应将安培表两接线柱用导线连接
三、填空题
10．如图所示，导电导轨水平、光滑且足够长，左端接一电阻false，导体棒false搁在导轨上，电阻false，磁场垂直于导轨平面，导体棒受水平拉力false作用而匀速运动，电路中电流为false，导轨宽度false，则导体棒运动速度大小为_______false，磁感应强度B的大小为______T，false棒两端的电压为_______V.
四、解答题
11．如图甲，在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨，间距为L=0.2m。其中a1b1段和a2b2段是竖直放置的足够长的光滑直轨道；b1c1和b2c2段是半径为R=0.25m的光滑圆弧轨道，圆心角为127°，圆心O1和O2与b1、b2在同一高度；c1d1和c2d2段是粗糙的倾斜直轨道，与水平面成37°角放置，轨道长度足够长。图乙是其正面视图。a1a2之间连接一阻值为R0=0.5Ω的电阻。现有一质量为m=0.1kg，电阻为r=0.5Ω的金属棒通过两端的小环套在两根轨道上，棒与轨道的c1d1、c2d2段之间的动摩擦因数为μ=0.25.棒从倾斜轨道上离c1c2距离s=2m处静止释放，在棒到达b1b2瞬间，在竖直轨道区域内出现水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，运动中棒始终与导轨垂直。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
（1）求棒在倾斜轨道上运动的时间t1；
（2）求棒到达b1b2处时R0的电功率P0；
（3）请分析说明棒在磁场区域运动的情况；
（4）若棒刚越过b1b2处时的速度设为v1，在磁场内运动的时间设为t2，求棒刚离开磁场区域时的速度v2
12．如图所示，两平行光滑导轨相距40cm，处在垂直向里磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，电阻R为1Ω，导线MN电阻不计，当MN在外力作用下以10m/s的速度向右匀速运动时．
（1）判断MN上感应电流的方向；
（2）求MN滑动时产生的感应电动势；
（3）求回路中感应电流的大小；
（4）求MN所受的磁场力的大小与方向．
13．一垒球手水平挥动球棒，迎面打击一以速度5 m/s水平飞来的垒球，垒球随后在离打击点水平距离为30 m的垒球场上落地．设垒球质量为0.18 kg，打击点离地面高度为2.2 m，球棒与垒球的作用时间为0.010 s，重力加速度为9.9 m/s2，求球棒对垒球的平均作用力的大小．
14．电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势E来表明电源的这种特性。在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。
（1）如图1所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e。请根据电动势定义，推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1；
（2）英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发感生电场，感生电场与静电场不同，如图2所示它的电场线是一系列同心圆，单个圆上的电场强度大小处处相等，我们把这样的电场称为涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关，正因为如此，它是一种非静电力。如图3所示在某均匀变化的磁场中，将一个半径为x的金属圆环置于半径为r的圆形磁场区域，使金属圆环与磁场边界是相同圆心的同心圆，从圆环的两端点a、b引出两根导线，与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来，金属圆环的电阻为false，圆环两端点a、b间的距离可忽略不计，除金属圆环外其他部分均在磁场外。已知电子的电荷量为e，若磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt（k>0且为常量）。
a．若x＜r，求金属圆环上a、b两点的电势差Uab；
b．若x与r大小关系未知，推导金属圆环中自由电子受到的感生电场力false与x的函数关系式，并在图4中定性画出F2-x图像。
15．如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b，与导轨紧密接触且可自由滑动．先固定a，释放b，当b的速度达到10m/s时，再释放a，经过1s后，a的速度达到12m/s，则
（1）此时b的速度大小是多少？
（2）若导轨很长，a．b棒最后的运动状态．
16．如图所示．在有明显边界PQ的匀强磁场B外有一个与磁场垂直的正方形闭合线框其电阻为R．用一个平行线框的力将此线框匀速地拉进磁场．设第一次速度为v，第二次速度为2v，求两次拉力大小之比多少？
17．如图所示，电阻R=4Ω，M是电动机，当k接a时电动机正常工作，此时电流表示数为0.6A，电压表示数为4.8V，当k接b时电流表的示数为1A，求电源电动势和内阻。
18．如图甲所示，固定轨道由倾角为false的斜导轨与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成，轨道所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为false的匀强磁场，两导轨间距为false，上端用阻值为false的电阻连接.在沿斜导轨向下的拉力（图中未画出）作用下，一质量false的金属杆false从斜导轨上某一高度处由静止开始（false）沿斜导轨匀加速下滑，当金属杆false滑至斜轨道的最低端false处时撤去拉力，金属杆false在水平导轨上减速运动直至停止，其速率false随时间false的变化关系如图乙所示（其中false和false为已知）.金属杆false始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触，导轨和金属杆false的电阻以及一切摩擦均不计.求：
（1）金属杆false中通过的最大感应电流false；
（2）金属杆false沿斜导轨下滑的过程中，通过电阻false的电荷量false；
（3）撤去拉力后，杆false在水平导轨上运动的路程false.
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
结合电路的连接方式，利用闭合电路欧姆定律，分别求出两种情况下电容器的电压，再由false可求得电量false与false的比值。
【详解】
电池E的内阻可忽略不计，则保持开关断开时，整个电路是断路，电容器两端的电压等于电源电压E，根据false可知false；当开关闭合后，电流稳定以后，电容器的电压等于R两端的电压，两个电阻的关系是简单的串联，则R两端的电压等于false；所以false，那么false，故A正确，BCD错误。故选A。
【点睛】
解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压。要知道电路稳定时，电容器的电压等于与之并联的电路两端的电压。
2．C
【详解】
当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流．当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，而且D1和D2、D3构成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小且由于电路稳定时通过D1的电流I1大于通过D2的电流I2，则D2和D3都会闪亮一下，故ABD错误，C正确．
3．B
【解析】
试题分析：从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，可能做匀速运动，可能做加速运动，也可能做减速运动，根据安培力公式F=，安培力与速度成正比，根据牛顿第二定律分析加速度的变化情况，确定速度图象的斜率变化情况．
解：A、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力小于重力，线框做加速运动，随着速度的增大，由安培力公式F=可知，安培力增大，故加速度减小，线框做加速度减小的加速运动，速度图象的斜率逐渐减小，感应电流I==，I随时间增大，但I﹣t图象斜率减小，故A正确，B错误；
C、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力大于重力，线框做减速运动，随着速度的减小，由安培力公式F=可知，安培力减小，加速度减小，则线框做加速度减小的减速运动，速度图象的斜率逐渐减小，感应电流I==，I随时间减小，I﹣t图象斜率减小，故C正确；
D、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力与重力平衡，则线框做匀速运动，速度不变，电流也就恒定，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
【点评】本题的解题关键是抓住安培力公式F=，分析安培力的变化，确定加速度的变化，同时要掌握速度图象的斜率等于加速度这一知识点．
4．A
【解析】
试题分析：当导线棒MN沿导轨向右运动时，MN切割磁感线运动，根据右手定则，感应电流方向从N到M，所以，流过R的电流方向是由A→B，A正确．
考点： 右手定则
5．A
【详解】
在线圈以false为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，感应电流方向为false；线圈以false为轴翻转90°~180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，感应电流方向仍然为false。
故选A。
6．C
【解析】
开关闭合瞬间电流由A指向B增大，自感线圈阻碍电流增加，故false，A错误；电路稳定后，自感线圈相当于导线；false，BD错误；当开关S从闭合状态断开瞬间自感线圈产生感应电流，相当于电源，电流方向由A指向B，故false，C正确．
7．C
【详解】
ABC．把铜管看成一个个铜环叠加构成，磁体下落，穿过每个铜环内的磁通量发生变化，进而铜环内产生感应电流，感应电流阻碍原磁通量的变化，根据“来拒去留”，铜管对磁体的作用力方向始终向上，故AB错误，C正确；
D．磁体的两极所产生的磁场方向不同，因而两极的磁感线穿过每个小铜环的磁通量方向不同，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向不同，D错误；
故选C。
8．ABD
【分析】
在电源外部，电流由正极流向负极；由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向，从而判断出液体的旋转方向；根据闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流值，然后根据安培力的公式计算安培力的大小，根据焦耳定律计算热功率，从而即可求解．
【详解】
A．由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，A正确；
B．电压表的示数为1.5V，则根据闭合电路的欧姆定律：false，所以电路中的电流值false，液体所受的安培力大小为false，B正确；
C．玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为false，则液体热功率为false，C错误；
D．10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：false，所以闭合开关10s，液体具有的动能是：false，D正确．
【点睛】
该题考查电磁驱动，是一道容易出错的题目．容易错的地方是当导电液体运动后，液体切割磁感线将产生反电动势，导电液体的电阻值消耗的电压不等于液体两端的电压！
9．BCD
【详解】
A. 历史上先发现电流的磁效应，后发现电磁感应现象，故A错误．
B. 电动机启动时，线圈转速慢，产生的反电动势小，故电流较大，所以电动机启动时的电流大于正常工作时的电流，故B正确．
C. 探雷器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，故C正确．
D. 磁电式电流表在运输过程中需要将两个接线柱用导线短接，是为了让内部产生感应电流从而阻碍指针的振动，从而防止振针因撞击而弯曲变形，故D正确．
10．24 0.1 2
【详解】
[1][2]棒匀速向右切割磁感线，受外力和安培阻力平衡，有：
false
可得：
false
由闭合电路的欧姆定律可得：
false
联立可得匀速的速度
false
[3]ab棒为闭合电路的等效电源，两端的电压为路端电压：
false
11．（1）1s；（2）0.06W；（3）见解析；（4）false
【详解】
（1）金属棒在倾斜轨道上受到重力，轨道对它的支持力和摩檫力，由牛顿第二定律可得
false
可得
false
由
false
可得
false
（2）金属棒到达c1c2时的速度
false
在光滑轨道上运动过程中只有重力做功，金属棒机械能守恒，以c1c2所在水平面为零势能面，有
false
进入磁场时的速度
false
进入磁场时产生的感应电动势
false
由闭合回路欧姆定律
false
所以
false
（3）向上进入磁场后，向上做加速度减小的减速运动，速度为零时到达最高点；然后向下做加速度减小的加速运动，直至出磁场。
（4）向上进入磁场后，金属棒受到安培力和重力作用做减速运动，速度为v时对应的加速度大小a为
false
取极短时间Δt，该时间内速度的变化量大小
false
所以上升过程
false
可得
false
其中H为金属棒在磁场中上升的总高度，t上为上升的总时间。
在磁场中向下运动时，金属棒受到安培力和重力作用做加速运动，速度为v′时对应的加速度大小a′为
false
取极短时间Δt，该时间内速度的变化量大小
false
同理下降过程
false
可得
false
其中H为金属棒在磁场中下降的总高度，t下为下降的总时间，代入可得
false
12．（1）MN上感应电流的方向为N→M；（2）0.4V；（3）0.4A；（4）0.016N，方向向左．
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则可知MN上感应电流的方向为N→M；
（2）导体棒向右运动，切割磁感线产生感应电动势：E=BLv
代入数据解得：E=0.1×0.4×10V=0.4V
（3）由欧姆定律得感应电流：false ；
（4）导体棒所受安培力：F安=BIL
代入数据解得：F安=0.1×0.4×0.4N=0.016N；
根据左手定则可知安培力的方向向左．
【点睛】
本题考查了求电流、拉力、电压，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、平衡条件即可正确解题；注意左手定则和右手定则的使用方法．
13．900N
【详解】
垒球被击后做平抛运动，由平抛运动的公式即可求出球被击后的速度，然后对球棒击球的过程运用动量定理列方程求解作用力．
由题意可知，垒球被击后做平抛运动，竖直方向：
false
所以：
false
水平方向：
x=vt
所以球被击后的速度：
false
选取球被击出后的速度方向为正方向，则：
v0=-5m/s
设平均作用力为F，则：
Ft0=mv-mv0
代入数据得：
F=900N
14．（1）见解析（2）a. false； b.false；图像见解析
【详解】
（1）金属棒MN向右切割磁感线时，棒中的电子受到沿棒向下的洛仑兹力，是这个力充当了非静电力。非静电力的大小
false
从N到M非静电力做功为
false
由电动势定义可得
false
（2）a.由false可得
false
根据法拉第电磁感应定律
false
因为false，所以
false
根据闭合电路欧姆定律得
false
false
联立解得
false
b.在很短的时间内电子的位移为false，非静电力对电子做的功为false
电子沿着金属圆环运动一周，非静电力做的功
false
根据电动势定义
false
当false时，联立解得
false
当false时，磁通量有效面积为
false
联立解得
false
由自由电子受到的感生电场力false与x的函数关系式
可得F2-x图像
15．（1）false （2）两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动．
【详解】
（1） 当b棒先向下运动时，在a和b以及导轨所组成的闭合回路中产生感应电流，于是a棒受到向下的安培力，b棒受到向上的安培力，且二者大小相等．释放a棒后，经过时间t，分别以a和b为研究对象，根据动量定理，则有
false
false
代入数据可解得
false
（2）在ab棒向下运动的过程中，a棒产生的加速度
false
b棒产生的加速度
false
当a棒的速度与b棒接近时，，感应电流逐渐减小，则安培力也逐渐减小．最后，两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动。
16．1:2
【详解】
设正方形边长为L，因为线框匀速，所以拉力false，又false
电流为：false
联立解得：false
可得则两次拉力大小之比为1:2．
17．6V，2Ω
【详解】
由闭合电路欧姆定律，当k接a时
false
当k接b时
false
代入数据解得
false
false
18．（1）false（2）false（3）false
【解析】
【详解】
（1）经分析可知，金属杆false下滑到false处时的速度最大（设为false），此时回路中产生的感应电动势最大，且最大值为false，
此时回路中通过的感应电流最大，有false，解得false；
（2）金属杆false沿斜导轨下滑的距离为false；
在金属杆false沿斜导轨下滑的过程中，穿过回路的磁通量的变化量为false，
该过程中回程中产生的平均感应电动势为false，
回路中通过的平均感应电流为false；又因为false，解得false；
（3）撤去拉力后，金属杆false在水平导轨上做减速运动，设某时刻其速度大小为false，
则此时回路中通过的感应电流为false，
设此时金属杆false的加速度大小为false，由牛顿第二定律有false，设在趋近于零的时间false，杆false的速度变化的大小为false，有false，
由以上三式可得false，即false，解得false.
一、单选题
1．阻值相等的两个电阻、电容器C及电池false内阻可忽略false连接成如图所示电路，开关S断开时，C所带的电荷量为false，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为false：false false
A．2：1 B．1：2 C．1：3 D．3：1
2．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在false的时刻，闭合开关S，电路稳定后在false时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用false、false表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是
A． B．
C． D．
3．如图所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落一段定距离后，进入一个有理想边界的匀强磁场中，磁场宽度h大于线圈宽度l．从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下面表示该过程中线框里感应电流i随时间t变化规律的图象中，一定错误的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示,当导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是( ).
A．由A→B B．由B→A C．无感应电流 D．无法确定
5．如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上false点作切线false，false与线圈在同一平面上，在线圈以false为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向（ ）
A．始终为false
B．始终为false
C．先为false，再为false
D．先为false，再为false
6．如图所示电路中，R1、R2是两个阻值相等的定值电阻，L是一个自感系数很大，直流电阻为零的理想线圈，设A、B两点电势分别为φA、φB，下列分析正确的是( )
A．开关S闭合瞬间false
B．开关S闭合后，电路达到稳定时false
C．当开关S从闭合状态断开瞬间false
D．只要线圈中有电流通过，false就不可能等于false
7．如图所示，一根两端开口的铜管竖直放置，一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中，过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多。则（ ）
A．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到了空气的阻力
B．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C．铜管对磁体的作用力方向始终向上
D．铜管内感应电流方向保持不变
二、多选题
8．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为a=0.05 m，电源的电动势为E=3 V，内阻r=0.1 Ω，限流电阻R0=4.9 Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9 Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数为1.5 V，则
A．由上往下看，液体做逆时针旋转
B．液体所受的安培力大小为 1.5×10-3N
C．闭合开关后，液体热功率为0.81 W
D．闭合开关10 s，液体具有的动能是3.69 J
9．根据你所学的知识，判断以下说法中正确的是
A．历史上先发现电磁感应现象，后发现电流的磁效应
B．在相同电压下，电动机启动时的电流比正常工作时的电流大
C．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的
D．远距离运输时应将安培表两接线柱用导线连接
三、填空题
10．如图所示，导电导轨水平、光滑且足够长，左端接一电阻false，导体棒false搁在导轨上，电阻false，磁场垂直于导轨平面，导体棒受水平拉力false作用而匀速运动，电路中电流为false，导轨宽度false，则导体棒运动速度大小为_______false，磁感应强度B的大小为______T，false棒两端的电压为_______V.
四、解答题
11．如图甲，在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨，间距为L=0.2m。其中a1b1段和a2b2段是竖直放置的足够长的光滑直轨道；b1c1和b2c2段是半径为R=0.25m的光滑圆弧轨道，圆心角为127°，圆心O1和O2与b1、b2在同一高度；c1d1和c2d2段是粗糙的倾斜直轨道，与水平面成37°角放置，轨道长度足够长。图乙是其正面视图。a1a2之间连接一阻值为R0=0.5Ω的电阻。现有一质量为m=0.1kg，电阻为r=0.5Ω的金属棒通过两端的小环套在两根轨道上，棒与轨道的c1d1、c2d2段之间的动摩擦因数为μ=0.25.棒从倾斜轨道上离c1c2距离s=2m处静止释放，在棒到达b1b2瞬间，在竖直轨道区域内出现水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，运动中棒始终与导轨垂直。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
（1）求棒在倾斜轨道上运动的时间t1；
（2）求棒到达b1b2处时R0的电功率P0；
（3）请分析说明棒在磁场区域运动的情况；
（4）若棒刚越过b1b2处时的速度设为v1，在磁场内运动的时间设为t2，求棒刚离开磁场区域时的速度v2
12．如图所示，两平行光滑导轨相距40cm，处在垂直向里磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，电阻R为1Ω，导线MN电阻不计，当MN在外力作用下以10m/s的速度向右匀速运动时．
（1）判断MN上感应电流的方向；
（2）求MN滑动时产生的感应电动势；
（3）求回路中感应电流的大小；
（4）求MN所受的磁场力的大小与方向．
13．一垒球手水平挥动球棒，迎面打击一以速度5 m/s水平飞来的垒球，垒球随后在离打击点水平距离为30 m的垒球场上落地．设垒球质量为0.18 kg，打击点离地面高度为2.2 m，球棒与垒球的作用时间为0.010 s，重力加速度为9.9 m/s2，求球棒对垒球的平均作用力的大小．
14．电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势E来表明电源的这种特性。在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。
（1）如图1所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e。请根据电动势定义，推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1；
（2）英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发感生电场，感生电场与静电场不同，如图2所示它的电场线是一系列同心圆，单个圆上的电场强度大小处处相等，我们把这样的电场称为涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关，正因为如此，它是一种非静电力。如图3所示在某均匀变化的磁场中，将一个半径为x的金属圆环置于半径为r的圆形磁场区域，使金属圆环与磁场边界是相同圆心的同心圆，从圆环的两端点a、b引出两根导线，与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来，金属圆环的电阻为false，圆环两端点a、b间的距离可忽略不计，除金属圆环外其他部分均在磁场外。已知电子的电荷量为e，若磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt（k>0且为常量）。
a．若x＜r，求金属圆环上a、b两点的电势差Uab；
b．若x与r大小关系未知，推导金属圆环中自由电子受到的感生电场力false与x的函数关系式，并在图4中定性画出F2-x图像。
15．如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b，与导轨紧密接触且可自由滑动．先固定a，释放b，当b的速度达到10m/s时，再释放a，经过1s后，a的速度达到12m/s，则
（1）此时b的速度大小是多少？
（2）若导轨很长，a．b棒最后的运动状态．
16．如图所示．在有明显边界PQ的匀强磁场B外有一个与磁场垂直的正方形闭合线框其电阻为R．用一个平行线框的力将此线框匀速地拉进磁场．设第一次速度为v，第二次速度为2v，求两次拉力大小之比多少？
17．如图所示，电阻R=4Ω，M是电动机，当k接a时电动机正常工作，此时电流表示数为0.6A，电压表示数为4.8V，当k接b时电流表的示数为1A，求电源电动势和内阻。
18．如图甲所示，固定轨道由倾角为false的斜导轨与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成，轨道所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为false的匀强磁场，两导轨间距为false，上端用阻值为false的电阻连接.在沿斜导轨向下的拉力（图中未画出）作用下，一质量false的金属杆false从斜导轨上某一高度处由静止开始（false）沿斜导轨匀加速下滑，当金属杆false滑至斜轨道的最低端false处时撤去拉力，金属杆false在水平导轨上减速运动直至停止，其速率false随时间false的变化关系如图乙所示（其中false和false为已知）.金属杆false始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触，导轨和金属杆false的电阻以及一切摩擦均不计.求：
（1）金属杆false中通过的最大感应电流false；
（2）金属杆false沿斜导轨下滑的过程中，通过电阻false的电荷量false；
（3）撤去拉力后，杆false在水平导轨上运动的路程false.
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
结合电路的连接方式，利用闭合电路欧姆定律，分别求出两种情况下电容器的电压，再由false可求得电量false与false的比值。
【详解】
电池E的内阻可忽略不计，则保持开关断开时，整个电路是断路，电容器两端的电压等于电源电压E，根据false可知false；当开关闭合后，电流稳定以后，电容器的电压等于R两端的电压，两个电阻的关系是简单的串联，则R两端的电压等于false；所以false，那么false，故A正确，BCD错误。故选A。
【点睛】
解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压。要知道电路稳定时，电容器的电压等于与之并联的电路两端的电压。
2．C
【详解】
当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流．当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，而且D1和D2、D3构成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小且由于电路稳定时通过D1的电流I1大于通过D2的电流I2，则D2和D3都会闪亮一下，故ABD错误，C正确．
3．B
【解析】
试题分析：从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，可能做匀速运动，可能做加速运动，也可能做减速运动，根据安培力公式F=，安培力与速度成正比，根据牛顿第二定律分析加速度的变化情况，确定速度图象的斜率变化情况．
解：A、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力小于重力，线框做加速运动，随着速度的增大，由安培力公式F=可知，安培力增大，故加速度减小，线框做加速度减小的加速运动，速度图象的斜率逐渐减小，感应电流I==，I随时间增大，但I﹣t图象斜率减小，故A正确，B错误；
C、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力大于重力，线框做减速运动，随着速度的减小，由安培力公式F=可知，安培力减小，加速度减小，则线框做加速度减小的减速运动，速度图象的斜率逐渐减小，感应电流I==，I随时间减小，I﹣t图象斜率减小，故C正确；
D、ab边刚进入磁场时，若所受的安培力与重力平衡，则线框做匀速运动，速度不变，电流也就恒定，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
【点评】本题的解题关键是抓住安培力公式F=，分析安培力的变化，确定加速度的变化，同时要掌握速度图象的斜率等于加速度这一知识点．
4．A
【解析】
试题分析：当导线棒MN沿导轨向右运动时，MN切割磁感线运动，根据右手定则，感应电流方向从N到M，所以，流过R的电流方向是由A→B，A正确．
考点： 右手定则
5．A
【详解】
在线圈以false为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，感应电流方向为false；线圈以false为轴翻转90°~180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，感应电流方向仍然为false。
故选A。
6．C
【解析】
开关闭合瞬间电流由A指向B增大，自感线圈阻碍电流增加，故false，A错误；电路稳定后，自感线圈相当于导线；false，BD错误；当开关S从闭合状态断开瞬间自感线圈产生感应电流，相当于电源，电流方向由A指向B，故false，C正确．
7．C
【详解】
ABC．把铜管看成一个个铜环叠加构成，磁体下落，穿过每个铜环内的磁通量发生变化，进而铜环内产生感应电流，感应电流阻碍原磁通量的变化，根据“来拒去留”，铜管对磁体的作用力方向始终向上，故AB错误，C正确；
D．磁体的两极所产生的磁场方向不同，因而两极的磁感线穿过每个小铜环的磁通量方向不同，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向不同，D错误；
故选C。
8．ABD
【分析】
在电源外部，电流由正极流向负极；由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向，从而判断出液体的旋转方向；根据闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流值，然后根据安培力的公式计算安培力的大小，根据焦耳定律计算热功率，从而即可求解．
【详解】
A．由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，A正确；
B．电压表的示数为1.5V，则根据闭合电路的欧姆定律：false，所以电路中的电流值false，液体所受的安培力大小为false，B正确；
C．玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为false，则液体热功率为false，C错误；
D．10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：false，所以闭合开关10s，液体具有的动能是：false，D正确．
【点睛】
该题考查电磁驱动，是一道容易出错的题目．容易错的地方是当导电液体运动后，液体切割磁感线将产生反电动势，导电液体的电阻值消耗的电压不等于液体两端的电压！
9．BCD
【详解】
A. 历史上先发现电流的磁效应，后发现电磁感应现象，故A错误．
B. 电动机启动时，线圈转速慢，产生的反电动势小，故电流较大，所以电动机启动时的电流大于正常工作时的电流，故B正确．
C. 探雷器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，故C正确．
D. 磁电式电流表在运输过程中需要将两个接线柱用导线短接，是为了让内部产生感应电流从而阻碍指针的振动，从而防止振针因撞击而弯曲变形，故D正确．
10．24 0.1 2
【详解】
[1][2]棒匀速向右切割磁感线，受外力和安培阻力平衡，有：
false
可得：
false
由闭合电路的欧姆定律可得：
false
联立可得匀速的速度
false
[3]ab棒为闭合电路的等效电源，两端的电压为路端电压：
false
11．（1）1s；（2）0.06W；（3）见解析；（4）false
【详解】
（1）金属棒在倾斜轨道上受到重力，轨道对它的支持力和摩檫力，由牛顿第二定律可得
false
可得
false
由
false
可得
false
（2）金属棒到达c1c2时的速度
false
在光滑轨道上运动过程中只有重力做功，金属棒机械能守恒，以c1c2所在水平面为零势能面，有
false
进入磁场时的速度
false
进入磁场时产生的感应电动势
false
由闭合回路欧姆定律
false
所以
false
（3）向上进入磁场后，向上做加速度减小的减速运动，速度为零时到达最高点；然后向下做加速度减小的加速运动，直至出磁场。
（4）向上进入磁场后，金属棒受到安培力和重力作用做减速运动，速度为v时对应的加速度大小a为
false
取极短时间Δt，该时间内速度的变化量大小
false
所以上升过程
false
可得
false
其中H为金属棒在磁场中上升的总高度，t上为上升的总时间。
在磁场中向下运动时，金属棒受到安培力和重力作用做加速运动，速度为v′时对应的加速度大小a′为
false
取极短时间Δt，该时间内速度的变化量大小
false
同理下降过程
false
可得
false
其中H为金属棒在磁场中下降的总高度，t下为下降的总时间，代入可得
false
12．（1）MN上感应电流的方向为N→M；（2）0.4V；（3）0.4A；（4）0.016N，方向向左．
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则可知MN上感应电流的方向为N→M；
（2）导体棒向右运动，切割磁感线产生感应电动势：E=BLv
代入数据解得：E=0.1×0.4×10V=0.4V
（3）由欧姆定律得感应电流：false ；
（4）导体棒所受安培力：F安=BIL
代入数据解得：F安=0.1×0.4×0.4N=0.016N；
根据左手定则可知安培力的方向向左．
【点睛】
本题考查了求电流、拉力、电压，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、平衡条件即可正确解题；注意左手定则和右手定则的使用方法．
13．900N
【详解】
垒球被击后做平抛运动，由平抛运动的公式即可求出球被击后的速度，然后对球棒击球的过程运用动量定理列方程求解作用力．
由题意可知，垒球被击后做平抛运动，竖直方向：
false
所以：
false
水平方向：
x=vt
所以球被击后的速度：
false
选取球被击出后的速度方向为正方向，则：
v0=-5m/s
设平均作用力为F，则：
Ft0=mv-mv0
代入数据得：
F=900N
14．（1）见解析（2）a. false； b.false；图像见解析
【详解】
（1）金属棒MN向右切割磁感线时，棒中的电子受到沿棒向下的洛仑兹力，是这个力充当了非静电力。非静电力的大小
false
从N到M非静电力做功为
false
由电动势定义可得
false
（2）a.由false可得
false
根据法拉第电磁感应定律
false
因为false，所以
false
根据闭合电路欧姆定律得
false
false
联立解得
false
b.在很短的时间内电子的位移为false，非静电力对电子做的功为false
电子沿着金属圆环运动一周，非静电力做的功
false
根据电动势定义
false
当false时，联立解得
false
当false时，磁通量有效面积为
false
联立解得
false
由自由电子受到的感生电场力false与x的函数关系式
可得F2-x图像
15．（1）false （2）两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动．
【详解】
（1） 当b棒先向下运动时，在a和b以及导轨所组成的闭合回路中产生感应电流，于是a棒受到向下的安培力，b棒受到向上的安培力，且二者大小相等．释放a棒后，经过时间t，分别以a和b为研究对象，根据动量定理，则有
false
false
代入数据可解得
false
（2）在ab棒向下运动的过程中，a棒产生的加速度
false
b棒产生的加速度
false
当a棒的速度与b棒接近时，，感应电流逐渐减小，则安培力也逐渐减小．最后，两棒以共同的速度向下做加速度为g的匀加速运动。
16．1:2
【详解】
设正方形边长为L，因为线框匀速，所以拉力false，又false
电流为：false
联立解得：false
可得则两次拉力大小之比为1:2．
17．6V，2Ω
【详解】
由闭合电路欧姆定律，当k接a时
false
当k接b时
false
代入数据解得
false
false
18．（1）false（2）false（3）false
【解析】
【详解】
（1）经分析可知，金属杆false下滑到false处时的速度最大（设为false），此时回路中产生的感应电动势最大，且最大值为false，
此时回路中通过的感应电流最大，有false，解得false；
（2）金属杆false沿斜导轨下滑的距离为false；
在金属杆false沿斜导轨下滑的过程中，穿过回路的磁通量的变化量为false，
该过程中回程中产生的平均感应电动势为false，
回路中通过的平均感应电流为false；又因为false，解得false；
（3）撤去拉力后，金属杆false在水平导轨上做减速运动，设某时刻其速度大小为false，
则此时回路中通过的感应电流为false，
设此时金属杆false的加速度大小为false，由牛顿第二定律有false，设在趋近于零的时间false，杆false的速度变化的大小为false，有false，
由以上三式可得false，即false，解得false.
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