期末综合复习练习（十一）——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）

期末综合复习练习（十一）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，在光滑水平面上一轻质弹簧将固定挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通有垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为N2，则以下说法正确的是（ ）
A．弹簧长度将变长，N1> N2
B．弹簧长度将变短，N1> N2
C．弹簧长度将变长，N1< N2
D．弹簧长度将变短，N1< N2
2．如图所示，灯泡false和电阻false阻值都相等，自感线圈false的直流电阻可忽略不计。闭合开关false，电路达到稳定后两灯均正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关的瞬间，通过false灯的电流大于通过false灯的电流
B．灯泡false和灯泡false的额定功率之比为false
C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，断开开关瞬间通过false灯的电流和原电流方向相反
D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，断开开关瞬间通过false灯的电流和原电流方向相同
3．如图所示，平行放置的金属导轨M、N处于匀强磁场中，磁场与导轨所在平面垂直。导体棒ab和cd分别接有电压表和电流表，且与MN垂直。当ab、cd以相同速度沿导轨运动时（与导轨接触良好）关于电压表和电流表的示数。下列说法正确的是（　　）
A．电压表，电流表均有示数 B．电压表，电流表均无示数
C．电压表有示数，电流表无示数 D．电压表无示数，电流表有示数
4．如图甲所示，在x≥0的区域有在垂直于xOy平面(纸面)向里的匀强磁场，现用力使一个等边三角形闭合导线(粗细均匀)框，沿x轴向右匀速运动，运动中线框平面与纸面平行，底边BC与y轴平行，从顶点A刚入磁场开始计时，在线框全部进入磁场过程中，其感应电流I（取顺时针方向为正）与时间t的关系图线为图乙中的（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，将两头刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池（电池另一极与锉刀接触），手执导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花。下列说法正确的是（　　）
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．如导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向决定了自感电动势的方向
6．如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0~t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（　　）
A．从左向右看感应电流的方向为顺时针
B．从左向石看感应电流的方向为先顺时针后逆时针
C．感应电流的大小先减小后增加
D．铝环与线圈之间一直有磁场力的作用，作用力先向左后向右
二、多选题
7．如图甲所示，两条平行实线间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为false，一总电阻为false的圆形线圈从靠近左侧实线的位置开始向右做匀速直线运动，圆形线圈产生的感应电动势随时间变化的图线如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．圆形线圈的半径为false B．圆形线圈运动速度的大小为false
C．两实线之间的水平距离false D．在0.05s，圆形线圈所受的安培力大小为400N
8．图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求（当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离），下列说法正确的是（　　）
A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力越小
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱
三、填空题
9．某学生小组在一次探究电磁感应实验中，利用如图中甲所示，100匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了两匝）两端A、B与一个电压表相连，线圈内有垂直纸面向里的变化磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，已知线圈电阻为10Ω，电压表内阻为990Ω。那么∶
(1)在0.1s时间内，线圈产生的感应电动势为__________V；
(2)AB两点的电势为__________（选填“falseA＞falseB”或“falseA＜falseB”）；
(3)电压表的读数为__________V。
四、解答题
10．电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.3m，两导轨间距falsem，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5Ω，质量m=0.2㎏的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑，滑到斜面低端的速度为v=3m/s，取g=10m/s?，求：?
(1)金属棒下滑到斜面低端时的加速度.?
(2)金属棒下滑到斜面低端的过程中电阻R上产生的焦耳热.
11．如图所示，水平放置的两平行金属导轨，间距为0.5m，其上垂直于导轨放置质量为0.05kg的直金属棒，整个装置放在方向跟导轨平行的匀强磁场中，当闭合开关S时，金属棒中的电流为2.0A时，它对轨道的压力恰好为零，取false，求：
(1)金属棒所受到的安培力大小和方向；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
12．热气球为了便于调节运动状态，需要携带压舱物，某热气球科学考察结束后正以大小为的速度匀速下降，热气球的总质量为M，当热气球离地某一高度时，释放质量为falseM的压舱物，结果热气球到达地面时的速度恰好为零，整个过程中空气对热气球作用力不变，忽略空气对压舱物的阻力，重力加速度为g，求:
（1）释放压舱物时气球离地的高度h;
（2）热气球与压舱物到达地面的时间差.
13．在倾角为false的光滑斜面上，放置一段通有电流强度I，长度L，质量m的导体棒a（电流方向向里），如图所示，
(1)欲使导体棒静止在斜面上，求应加匀强磁场磁感应强度的最小值和方向？
(2)欲使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，求所加匀强磁场磁感应强度多大和方向？
14．如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，在匀强磁场区域内，一对固定光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距为L=1m，电阻可忽略不计。长度均为L、质量均为m=3kg、电阻均为R=2false的金属棒MN和PQ垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好。先将金属棒PQ锁定，金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由静止开始以加速度a=2m/s2向右做匀加速直线运动，5s后保持拉力F的功率下变，当金属棒MN达到最大速度vm=falsem/s时，解除金属棒PQ的锁定，同时撤去拉力F。求：
(1)撤去拉力F后，两金属棒产生的总焦耳热；
(2)匀强磁场磁感应强度B的大小；
(3)若金属PQ始终锁定，当金属棒MN达到量大速度vm时，撤去拉力F，求金属棒MN继续运动的距离。（结果可用根式表示）
15．如图所示，在匝数false匝、截面积false的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场false，false均匀变化。两相互平行、间距false的金属导轨固定在倾角为false的斜面上，线圈通过开关S与导轨相连。一质量false、阻值false的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的false位置，false、false等高。一阻值false的定值电阻连接在导轨底端。导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度false的匀强磁场。金属导轨光滑且足够长，线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度取false。电子电荷量false。
（1）闭合开关S时，金属杆受到沿斜面向下的安培力为false，请判断流过false的电流方向，并求出磁感应强度false的变化率false；
（2）断开开关S，解除对金属杆的锁定，从false处由静止释放，经过false，金属杆下滑false，求此时金属杆的速度false；
（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的部分）的碰撞，请建立合适的自由电子运动模型，求出第（2）问情境中，当金属杆最终匀速下滑时，金属杆中金属离子对一个自由电子沿杆方向的平均阻力false的大小。
16．如图甲所示，空间存在一垂直纸面向里的水平磁场，磁场上边界OM水平，以O点为坐标原点，OM为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度大小在x方向保持不变、y轴方向按B=ky变化，k为大于零的常数。一质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线框abcd从图示位置静止释放，运动过程中线框经络在同一竖直平面内，当线框下降h0（h0(1)线框下降h0高度时速度大小v1和匀速运动时速度大小v2；
(2)线框从开始释放到cd边刚进入磁场的过程中产生的电能△E；
(3)若将线框从图示位置以水平向右的速度v0抛出，在图乙中大致画出线框上a点的轨迹。
17．如图，在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面的夹角＝37，平行导轨间距L=1.0 m。匀强磁场方向垂直于水平面向下，磁感应强度B=0.20T。两根金属杆ab与和cd可以在导轨上无擦地滑动,两金属杆的质量均为m=0.20 kg，电阻均为R=0.20Ω。若用导轨平行的拉力作用在金属杆ab摩上，使ab杆沿导轨匀速上滑，并使cd杆在导轨上保持静止，整个过程两中金属杆均与导轨垂直且接触良好。（导轨电阻忽略不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8， g=10m/s2）求：
（1）通过金属杆的感应电流I；
（2）作用在金属杆ab上拉力的功率P。
参考答案
1．B
【详解】
开始时条形磁铁受重力和支持力，二力平衡，故弹簧处于原长，磁铁对水平面的压力等于磁铁的重力；增加通电导体棒后，根据条形磁铁磁感线分布情况得到导体棒所在位置磁场方向如图所示，由左手定则可判断出导体棒所受安培力方向如图所示.由牛顿第三定律可知，条形磁铁受到导体棒的作用力斜向左上方，故条形磁铁对水平面的压力减小，同时弹簧缩短。
故选B。
2．B
【详解】
A．闭合开关的瞬间，因为线圈自感，将阻碍电流的增大，所以通过false灯的电流小于通过false灯的电流。A错误；
B．电路稳定后，灯泡false和灯泡false的电流之比为false，根据false可知，灯泡false和灯泡false的额定功率之比为false，B正确；
CD．闭合开关，待电路稳定后断开开关，因为线圈自感，将阻碍电流的减小，灯泡false和电阻false组成回路，所以断开开关瞬间通过false灯的电流和原电流方向相同，通过false灯的电流和原电流方向相反。CD错误。
故选B。
3．B
【详解】
本题常被错误地以为选项C是正确的，理由是ab、cd均切割磁感线，因而各自都会产生电动势，两端都会有电压，所以电压表中必有示数。又因为ab、cd速度相同，磁通量不变，不会产生感应电流，所以电流表中无示数。之所以会选错，主要是对电压表的工作原理不清楚，实际的电压表是由表头（电流表）和一个大电阻串联而成的。要使表盘上的指针偏转，需要有电流通过才行，没有电流，指针上是没有示数的。由于穿过abcd回路的磁通量不变，回路中没有电流产生，电流表中固然没有电流，同样因为回路中没有电流，电压表也不会有示数。
故选B。
4．B
【解析】
导线框从左进入磁场，磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应磁场向外，根据安培定则可知，感应电流方向为逆时针，即负方向；设导线框沿x轴方向运动的速度为v，经时间t运动的位移为false，根据几何关系可知，导线框的有效长度为false，感应电流false，即电流I与t成正比，故选B.
5．B
【详解】
AC．回路由导线、锉刀、电池组成，故锉刀必须用易导电的材料制成，所以A、C错误；
BD．锉刀表面凹凸不平，在移动过程中电路在通路和断路状态间不断变化，线圈产生自感电动势，电火花的产生和自感电动势的方向均与导线端划动方向无关，故B正确，D错误。
故选B。
6．A
【详解】
AB．根据题意可知，由于电流从a到b为正方向，当电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，铝环M的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M的感应电流顺时针（从左向右看）。
当电流是从b流向a，由右手螺旋定则可知，铝环M的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看）。故电流方向不变，故A正确，B错误；
C．由图乙可知，ab内的电流的变化率不变，则产生的磁场的变化率不变，根据法拉第电磁感应定律可知，铝环M产生的电动势的大小不变，所以感应电流的大小也不变。故C错误；
D．当线圈中电流为零时，铝环M和线圈之间无磁场力作用，选项D错误；
故选A。
7．BD
【详解】
AB．设线框向右运动的速度为false，线框的半径为R，圆形线框匀速进入磁场，切割磁感线的有效长度为
falsefalse
产生的感应电动势
false
显然false时，产生的感应电动势最大，结合图像有：false，即
false
由图像可知，当false时，线框全部进入磁场有：
false
联立以上两式可求得：
false
false
故A错误，B正确；
C．由以上分析知，全部离开磁场时线框向右移动的距离为
false
所以两磁场边界的距离为
false
故C错误；
D．由图像知，false时，false，线框正向右运动了1m，此时有效切割长度为2R，则安培力
F安=false
故D正确。
故选BD。
8．AC
【详解】
A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，A正确；
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，B错误；
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越大，受到的安培阻力越大，C正确；
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越强，D错误。
故选AC。
9．50 falseA＞falseB 49.5
【详解】
(1)[1]在0.1s时间内，线圈产生的感应电动势为
false
(2)[2]穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向外，由右手定则可知，AB两点的电势为
falseA＞falseB
(3)[3]电压表的读数为
false
10．(1) 2.3m/s?；(2) 0.3J；
【解析】试题分析：（1）分析金属棒的受力分析，导体棒受到重力，支持力，安培力，根据牛顿第二定律求得加速度．（2）根据动能定理和焦耳定律联立求解电阻R上产生的焦耳热．
（1）金属棒下滑速度false时，所受的安培力为： false
由牛顿第二定律得： false
解得： false
（2）根据动能定理可得： false
根据功能关系可得产生的总热量false
解得：Q=0.4J
则电阻R上的焦耳热为： false
11．(1) 0.5N，方向竖直向上；(2)0.5T，方向水平向右
【详解】
(1)由题意可知，磁场方向平行于导轨平面，又它对轨道的压力恰好为零，即金属棒竖直方向只受向下的重力和竖直向上的安培力，即
false
金属棒所受到的安培力大小为0.5N，方向竖直向上。
(2)由安培力的定义式可得
false
即匀强磁场的磁感应强度大小为
false
由题可知，金属棒电流方向为false，结合左手定则可知，磁场感应强度的方向为水平向右。
12．（1）false （2）false
【详解】
(1)由题意知F浮=Mg
释放压舱物后：false
即热气球向下做匀减运动的加速度大小为：
false
由于热气球到地面时的速度刚好为零，则
false
(2)设压舱物落地所用时间为t1，根据运动学公式有：false
解得：
false
设热气球匀减速到地面所用时间为t2 ，则false
解得：
false
因此两者到达地面所用时间差为：
false
13．(1)false方向垂直于斜面向上(2)false方向水平向左
【详解】
(1)欲使导体棒静止在斜面上，当安培力方向沿斜面向上时，安培力最小，所加磁场的磁感应强度最小；据左手定则知，磁感应强度的方向垂直于斜面向上；据平衡条件知：
false
解得：磁感应强度的最小值
false
(2)欲使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，则安培力的方向竖直向上；据左手定则知，磁感应强度的方向水平向左；据平衡条件知：
false
解得：磁感应强度
false
14．(1)Q=120J；(2)B=2T；(3)false
【详解】
(1)解除金属棒PQ后，两金属棒运动过程中动量守恒，最终两金属棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为v′，则有
false
设从金属棒PQ解除锁定，到两金属棒达到相同速度，这个过程中，两金属棒共产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律可得
false
代入数据解得
Q=120J
(2)金属棒MN做匀加速运动，由牛顿第二定律得
F－BIL=ma
金属棒MN做切割磁感线运动，产生的感应电动势为
E=BLv
金属棒MN做匀加速直线运动，5s时的速度为
v=at1=10m/s
在两金属棒组成的回路中，由闭合电路欧姆定律得
false
联立上述式子，有
false
5s时拉力F的功率为
P=Fv
金属棒MN最终做匀速运动，设最大速度为vm，金属棒MN受力平衡，则有
false
false
代入数据解得
B=2T
(3)以金属棒MN为研究对象，设某时刻棒中电流为i，在极短时间△t内，由动量定理得
-BiLfalse=mfalse
对式子两边求和有
false
而
false=ifalse
对式子两边求和，有
false
联立各式解得
BLq=mvm
又对于电路有
false
由法拉第电磁感应定律得
false
所以
false
代入数据解得
false
15．（1）电流由false流向false，false；（2）false；（3）false
【详解】
（1）闭合开关false时，金属杆受到沿斜面向下的安培力，由左手定则可知金属杆中的电流由false流向false
线圈中的感应电动势
false
金属杆中的电流为
false
金属杆受到的安培力为
false
联立解得
false
（2）根据动量定理得
false
平均电流为
false
平均电动势为
false
得到速度为
false
（3）匀速时
false
金属杆中的一个电子定向匀速运动，内电压对其做的正功等于克服阻力做的功
false
false
false
联立解得
false
16．(1)false，false；(2)false；(3)
【详解】
(1)线框下降h0高度时达到最大速度，电路中产生的感应电流
false
由平衡条件
mg=B1I1L
解得
false
(2)线框cd边进入磁场开始做匀速运动时，电路中产生的感应电流
false
则
false
由平衡条件
mg=B2I2L
解得
false
false
解得
false
(3)线框上a点的轨迹如图所示
17．（1）7.5A；（2）45W
【解析】试题分析：（1）以cd杆为研究对象，根据共点力的平衡条件列方程求解；（2）根据闭合电路的欧姆定律计算感应电动势大小，再根据法拉第电磁感应定律求出ab运动的速度，根据共点力的平衡条件求出F，由false计算功率．
（1）对cd杆受力分析，根据共点力平衡条件可得false，解得false
（2）对ab杆受力分析，可得false
根据欧姆定律false
导体棒切割磁感线运动false
拉力的功率false，联立解得false