期末综合复习练习（五）—2020_2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案）

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练习（五）
一、单选题
1．如图（a）所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流，电流变化的规律如图（b）所示，则下列说法正确的是
A．t1、t5时刻P线圈对桌面的压力小于P自身的重力
B．t3、t5时刻线圈P中产生的感应电流方向相反
C．t3时刻线圈P有收缩的趋势
D．t2、t6时刻P线圈的发热功率为0
2．如图所示的电路中，电源电动势false，内阻false，电容器的电容false，定值电阻false，false，false．闭合开关S，电路达到稳定后电容器上极板所带电荷量为（ ）
A．false
B．false
C．false
D．false
3．如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示。关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　）
A．从上往下看，该“简易电动机”逆时针旋转
B．电池的输出功率大于线框转动的机械功率
C．线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系
D．“简易电动机”由静止到转动起来的过程中，线框中的电流增大
4．如图所示,线圈A内有竖直向上的磁场,磁感应强度B随时间均匀增大；等离子气流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中．发现两直导线a、b互相吸引，由此可以判断P1、P2两极板间的匀强磁场的方向为(? )
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 C．水平向左 D．水平向右
5．如图所示，固定的水平长直导线中通有直流电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且两边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中（　　）
A．穿过线框的磁通量保持不变
B．线框中感应电流方向为逆时针
C．线框所受安培力的合力方向向上
D．线框的机械能不变
6．如图所示，线圈false的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，false是两个完全相同的小灯泡。开关S闭合和断开的过程中，false的亮度变化情况是（灯丝不会烧断）（　　）
A．S闭合，false亮度不变，false亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，false立即熄灭，false逐渐变暗
B．S闭合，false亮度不变，false很亮；S断开，false立即熄灭
C．S闭合，false同时亮，而后false逐渐熄灭，false亮度不变；S断开，false立即熄灭，false亮一下再逐渐熄灭
D．S闭合，false同时亮，而后false逐渐熄灭，false逐渐变得更亮；S断开，false立即熄灭，false亮一下再逐渐熄灭
7．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R．闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I．然后，断开S．若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图像是
A． B．
C． D．
二、多选题
8．关于下列器材的原理和用途，叙述正确的是
A．变压器可以改变交流电的电压与频率
B．扼流圈对电流的变化有阻碍作用
C．真空冶炼炉的工作原理是通过线圈发热使炉内金属熔化
D．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
9．如图所示装置中，cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向左移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　)
A．向右匀减速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
三、解答题
10．曾经有一则新闻报道，一名4岁儿童从3层高的楼房掉下来，被一名见义勇为的青年接住。请你估算一下，儿童受到的合力的冲量是多大？设儿童与青年之间的相互作用时间为false，则儿童受到的合力的平均值有多大？
11．如图所示，空间等间距分布着水平方向的3个条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m，现有一边长l=0.1m、质量m=0.02kg、电阻R＝0.1Ω的单匝正方形线框MNOP，在水平恒力F=0.3N的作用下由静止开始从左侧磁场边缘水平进入磁场，在穿出第3个磁场区域过程中水平方向做匀速运动，取g=10m/s2．求：
(1)线框在穿出第3个磁场区域时的水平分速度；
(2)线框从开始进入磁场到完全穿出第3个磁场区域所用的时间；
(3)线框完全穿出第3个磁场区域时的速度．
12．如图所示，正方形金属线框abcd固定在有界匀强磁场中，且线框的下半部刚好处于磁场内。线框的电阻R=1Ω，边长L=1m，磁场方向垂直线框平面向里，磁感应强度B随时间t的变化规律为B=0.8t（T），求：
(1)线框中感应电流的大小和方向；
(2)从0时刻开始，经时间t=5s线框中产生的热量？
13．如图所示，两个光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计）相距L=50cm，导体棒AB长度与框架宽度相同，其电阻为r=1Ω，且可以在光滑金属导轨上滑动，定值电阻R1=3Ω，R2=6Ω，整个装置放在磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB向右以v=5m/s速度作匀速运动。求：
(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向；
(2)导体棒AB两端的电压U；
(3)若图中的电容器的电容C为0.3μF，则其充电量是多少？经过一定时间撤去金属棒，从撤去到稳定通过电阻R2的电荷量是多少？
14．如图所示，天平可用来测定磁感应强度。在天平的右臂下面挂一个轻质的矩形线圈，宽为L，共n匝。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有方向如图的电流I时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平可平衡；当电流大小不变方向反向时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，重力加速度为g。则：
(1)磁场的方向如何？
(2)磁感应强度B的大小为多少？
15．如图所示，M、N为纸面内两平行光滑导轨，间距为L。轻质金属杆ab可在导轨上左右无摩擦滑动，杆与导轨接触良好，导轨右端与定值电阻连接。P、Q为平行板器件，两板间距为d，上、下两板分别与定值电阻两端相接。两板正中左端边缘有一粒子源中始终都有速度为v0的带正电粒子沿平行于极板的方向进入两板之间。整个装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中。已知轻杆和定值电阻的阻值分别为r和R，其余电阻不计，带电粒子的重力不计，为使粒子沿原入射方向从板间右端射出，则轻杆应沿什么方向运动？速度多大？
16．如图所示，两条足够长的固定光滑平行金属导轨的倾角θ = 30°，间距L = 0.2m，电阻不计；矩形区域MNPQ内存在着方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B = 1T的匀强磁场，PM边的长度x1 = 0.7m；将两根用长x2 = 0.2m的绝缘轻杆垂直固定的金属棒ab、ef放在导轨上，两棒质量均为m = 0.02kg，长度均为L，电阻均为R = 0.2Ω。棒从MN上方某处由静止释放后沿导轨下滑，棒ab刚进入MN处时恰好做匀速运动。两棒始终与导轨垂直且接触良好，取g = 10 m/s2。求：
（1）棒ab刚进入MN处时的速度大小υ1；
（2）棒ab在磁场中的运动时间t。
17．平行金属导轨竖直固定放置，顶端接一阻值为R的电阻，平行边界MN和PQ相距x，内有磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m的导体棒从边界处MN由静止释放，到边界PQ时，加速度恰好为零，已知平行金属导轨宽为L，重力加速度为g，导体棒始终与导轨保持良好接触，不计导体棒和导轨电阻。求：
（1）导体棒到边界PQ时速度的大小；
（2）导体棒穿过磁场的过程中通过电阻的电荷量；
（3）导体棒穿过磁场所用的时间。
参考答案
1．D
【详解】
A．t1、t5时刻电流增大，其磁场增大，则穿过P的磁通量变大，由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变大，则P有向下运动的趋势，即它们有相互排斥的作用，线圈对桌面的压力大于P自身的重力，故A错误；
B．t3、t5时刻，通过Q线圈的电流前者减小，后者增大，但它们的电流方向相反，根据楞次定律，则t3、t5时刻线圈P中产生的感应电流方向相同，故B错误；
C．t3时刻电流减小，线圈P产生感应电流，要阻碍磁通量减小，则P有扩张的趋势，故C错误；
D．t2、t6时刻， 穿过线圈P的磁通量变大，变化率为零，感应电流为零，所以P线圈的发热功率为零，故D正确．
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
外电路总电阻
falsefalse
路端电压
false
false、false的电压分别为
false
false
根据外电路中顺着电流方向电势逐渐降低，可知，电容器上极板的电势低于下极板的电势，所以电容器上极板带负电，所带电荷量为
false
故选项BCD不合题意，选项A符合题意．
3．B
【详解】
A．线框的上下两条边受到安培力的作用而发生转动的，根据左手定则可以判断从上往下看，线框将做顺时针转动，故A错误；
B．电池输出的电动率一部分用来用于线框的发热功率，一部分提供线框转动的机械功率，所以电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率，故B正确；
C．线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系，故C错误；
D．稳定时，因导线切割磁感应线，产生的感应电动势与电源相反，则线框中电流比刚开始转动时的小，故D错误；
故选B。
4．B
【详解】
线圈A中磁场的方向向上增强时，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，感应电流的方向在线圈的外侧向左，电流的方向盘旋向上，所以导线a中的电流方向向下．根据同向电流相互吸引可知，b中的电流方向也向下．b中电流方向向下说明极板P1是电源的正极，则正电荷在磁场中向上偏转，根据左手定则可知，P1、P2两极板间的匀强磁场的方向垂直于纸面向里．故B正确，ACD错误．
故选B.
5．C
【详解】
A. 线框由静止释放，在下落过程中，远离导线，磁场减弱，穿过线框的磁通量减小，A错误；
B. 由安培定则，导线下方的磁场垂直纸面向里，线框的磁通量减小，由楞次定律，线框中感应电流方向为顺时针，B错误；
C. 导线下方的磁场垂直纸面向里，线框中感应电流方向为顺时针，根据左手定则，线框四条边所受的安培力都向外，两竖直边所受安培力的合力为零，上边所在处的磁场比下边大，安培力大，上下两条边身受的安培力的合力方向向上，线框所受安培力的合力方向向上，C正确。
D. 线框因产生电流而生热，线框的机械能减少，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
false闭合时，false的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，此时false和false串联后与电源相连，false和false同时亮，随着false中电流的稳定，因为false的直流电阻不计，false中的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，故电路中的总电流变大，false中的电流增大，false变得更亮。当false断开时，false中无电流，立即熄灭，false产生自感电动势，且与false组成闭合电路，false要亮一下再逐渐熄灭。
故选D。
7．B
【详解】
A. B. 由于小灯泡L1与电感线圈串联,断开S后再闭合,流过L1的电流从无到有(即增大),电感线圈对电流有阻碍作用,所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大，最终达到I.故A错误，B正确。
C. D. 由于小灯泡L2与滑动变阻器串联,断开S后再闭合,立即有电流通过L2,当I1电流逐渐增大时,流过L2的电流逐渐减小，最终减到I.故C.?D错误。
8．BD
【详解】
A．变压器能改变交流电压，但是不能改变交流电的频率，选项A错误；
B．扼流圈对电流的变化有阻碍作用，选项B正确；
C．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，选项C错误；
D．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，选项D正确；
故选BD.
9．AC
【详解】
ab杆向右匀减速运动，在ab杆中产生由a到b的减小的电流，该电流在线圈L1中产生向上的减弱的磁场，根据楞次定律在L2中产生向下的感应电流，由左手定则可知，cd受向左的安培力从而向左移动。故A正确。
B．ab杆向右加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上增强的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生c到d的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，向右运动。故B错误。
C．ab杆向左加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下增强的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向左的安培力，向左运动，故C正确；
D．ab杆向左减速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生减小的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下减弱的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生c到d的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，向右运动，故D错误。
故选AC。
10．false，false
【详解】
每层楼高约3.3米，则儿童从3层高的楼房掉到地上时的速度约为
false
儿童的质量约为10kg，落地过程根据动量定理有
false
若儿童与青年之间的相互作用时间为false，则儿童受到的合力的平均值
false
11．(1) 3m/s(2) 0.4s(3) 5m/s，与竖直方向夹角37°
【详解】
(1)线框穿出第3个磁场区域时水平合力为零，即
false
其中感应电流
false
false
解得
false
(2)设线框从开始进入磁场到完全穿出第3个磁场区域的时间为t，由水平方向动量定理有false
其中
false
解得
t=0.4s
(3)竖直分速度
false，
合速度
false；
设速度与竖直方向夹角为θ，则
false
即
false
12．(1)I=0.4A，方向沿adcba；(2)0.8J
【详解】
(1)磁场变化时，线框中感应的感应电动势
E=false
其中
S=false
解得
E=0.4V
线框中感应的感应电流
I=false
解得
I=0.4A
根据楞次定律可知感应电流的方向沿adcba。
(2)时间t=5s时，线框中产生的热量
Q=false
解得
Q=0.8J
13．(1)2.5V，B→A；(2)false；(3)false，false
【详解】
(1) 导体棒AB产生的感应电动势
false2.5V
由右手定则得，AB棒上的感应电流方向是B→A ；
(2)外电路电阻
R并= false=2Ω
总电流
falseA
导体棒AB两端的电压
false
(3) 电容器充电量
false
从撤去到稳定通过电阻R2的电荷量是
false
14．(1)垂直于纸面向里；(2)false
【详解】
(1)由左手定则可判定磁感应强度的方向为垂直于纸面向里
(2)根据平衡条件得
false
当电流反向时，又根据平衡条件得
false
由以上两式可解得
false
15．向右运动，false
【详解】
粒子在电场中运动，电场力
false
粒子在磁场中运动，洛伦兹力
false
因为粒子沿原入射方向从板间右端射出，所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡，即
false
轻质金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势
false
R中电流
false
PQ间电压
false
联立解得
false
由右手定则得轻杆应向右运动
16．（1）false（2）false
【解析】（1）棒ab刚进入MN处时，受力平衡
对整体有 2mgsinθ = BI1d
棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv1
根据闭合电路欧姆定律有false 解得： false。
（2）在磁场中，棒ab先做匀速运动，后做匀加速直线运动
匀速运动的时间false
解得t1 =0. 1 s
棒ab继续向下滑动，根据牛顿第二定律有：2mgsinθ=2ma
匀加速直线运动的时间设为t2，有：
false
解得t2 = 0.2s（另一解不合题意舍去）
运动的总时间为： false。
17．（1）false；（2）false；（3）false。
【详解】
（1）导体棒到PQ时加速度为0，设此时运动时速度为false
由法拉第电磁感应定律得电动势
false
由欧婦定律得回路电流
false
导体棒受力平衡
false
联立解得
false
（2）设导体棒穿过磁场时间为false
回路平均电流
false
通过电阻的电荷量
false
联立解得
false
（3）导体棒从false到false，设向下为正方向，由动量定理
false
解得
false