期末综合复习能力过关（二）—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能力培优过关（二）
一、单选题
1．如图所示,两个有界匀强磁场宽度均为L,其中垂直纸面向里的磁场,磁感应强度大小为B;垂直纸面向外的磁场,磁感应强度大小为2B．有一边长为L、总电阻为R的正方形导线框,距磁场区域左侧L,且导线框平面与磁场方向垂直．从导线框初始位置开始计时,在外力作用下导线框向右匀速穿过磁场区域的过程中,感应电流i随时间t变化的图象正确的是(???)
A．
B．
C．
D．
2．如图，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感线圈，自感系数很大，电阻可以忽略，则以下说法正确的是（　　）
A．当K闭合时，A灯先亮，B灯后亮
B．当K闭合时，B灯先亮
C．当K闭合时，A、B灯同时亮，随后B灯更亮，A灯熄灭
D．当K闭合时，A、B灯同时亮，随后A灯更亮，B灯亮度不变
3．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令false、false、false分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则下列正确的是（　　）
A．E1＜E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．E1＜E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向
C．E2＜E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
D．E2＝E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向
4．如图所示，闭合线圈abcd从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场，从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A．a端的电势高于b端
B．ab边所受安培力方向为竖直向下
C．线圈可能一直做匀速运动
D．线圈可能一直做匀加速直线运动
5．法拉第最初发现电磁感应现象的装置如图所示。假定电流从“＋”极流入电流表时指针向右偏，则以下说法中正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，电流表指针不偏转
B．闭合开关瞬间，电流表指针向左偏
C．断开开关瞬间，电流表指针向左偏
D．断开开关瞬间，电流表指针向右偏
6．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为电容器。将滑动变阻器的滑动触头P置于位置a，闭合开关S，电路稳定时理想电压表V1、V2的示数分别为U1、U2，理想电流表A的示数为I。当滑动变阻器的滑动触头P由a滑到b且电路再次稳定时，理想电压表V1、V2的示数分别为U1′、U2′，理想电流表A的示数为I′。则以下判断中正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑动触头P由a滑向b的过程中，通过R3的电流方向由左向右
B．滑动变阻器的滑动触头P由a滑向b的过程中，电容器的带电量减小
C．false ，false，false
D．false
7．如图所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电路，且自感系数L很大，C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是（ ）
A．S闭合，P灯逐渐变亮，Q灯逐渐变暗
B．S闭合，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯亮度不变
C．S闭合，电路稳定后，S再断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭
D．S闭合，电路稳定后，S再断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭
二、填空题
8．如图为放置在水平桌面上，测 U 型磁铁两磁极间磁感应强度的实验装置。现将质量为 M、宽度为 d 的 U 型磁铁开口向上放置在电子天平上；匝数为 n、宽度为 d 的矩形线框用导线静止悬挂在绝缘支架上。当通以大小为 I，方向如图所示的电流时，稳定后读得天平的示数为 m，则线框所受安培力方向为______，U 型磁铁两极间的磁感应强度 B=_______只考虑线框下边沿的水平边在磁场中所受的安培力）。
9．如图所示，两块水平的金属板距离为d，用导线开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于上方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放置一个压力传感器，压力传感器上表面（绝缘）静止放置一个质量为m，电荷量为+q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合后传感器上的示数变为原来的一半。则线圈中磁场B的变化情况为_________（选填“均匀增强”或“均匀减弱”），磁通量变化率false________（重力加速度为g）
三、解答题
10．如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ平行放置，相距为L，与水平面的夹角为θ=30°，整个空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B．质量均为m、电阻均为R导体棒ab、cd静放在导轨上，棒ab、cd与导轨间的滑动摩擦因数false，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，导轨电阻不计．现给棒ab一个沿斜面向上的初速度，棒ab沿斜面向上的运动过程中，棒cd始终保持静止，棒ab、cd与导轨接触良好，求：
(1)棒ab初速度的最大值；
(2)棒ab以(1)问的初速度开始滑行，沿导轨向上滑行的最大距离为s，求ab棒上滑的过程中棒cd中产生的热量(不计电磁辐射)．
11．在倾角为false的斜面上，放置一通有电流false、长为false、质量为false的导体棒，在斜面区域加上垂直于斜面向上的磁场，导体棒保持静止，如图所示.重力加速度为false，false，false.
(1)若斜面光滑，所加磁场的磁感应强度为false，求导体棒的质量；
(2)若斜面不光滑，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒仍保持静止，所加磁场的磁感应强度的最大值为false，求动摩擦因数false。
12．如图所示的螺线管的匝数为30匝，横截面积20cm2，电阻r=1Ω，与螺线管串联的外电阻R1=2Ω，R2=3Ω．若穿过螺线管的磁场的方向如图所示，磁感应强度按图（b）所示的规律变化（以磁场方向向左为正）．求：
（1）t=4s时螺线管两端M、N间的电势差UMN．（2）t=4s时，R2上的电功率．
13．如图所示，两条足够长的平行金属导轨相距L，与水平面的夹角为false，整个空间在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，虚线上方轨道光滑且磁场方向上，虚线下方轨道粗糙且磁场方形向下．当导体棒EF以初速度false沿导轨滑至最大高度的过程中，导体棒MN一直静止在导轨上．若两导体棒质量均为m、电阻均为R,导轨电阻不计，重力加速度为g，在此过程中异体棒EF上产生的焦耳热为Q．求：
（1）导体捧受到的最大摩擦力；
（2）异体棒EF上升的最大高度；
（3）若已知此过程通过EF的电荷量为q，求过程经历时间．
14．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨光滑，二者平滑连接。右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中，求解：
（1）流过定值电阻的电流方向和通过金属棒的电荷量；
（2）金属棒滑过false时的速度；
（3）若金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，其余条件不变，金属棒从h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止，求金属棒产生的焦耳热。
15．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L＝1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R＝0.40 Ω的电阻，质量为m＝0.01 kg、电阻为r＝0.30 Ω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的关系如图所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g＝10 m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)，求：
(1) ab棒1.5 s-2.1s的速度大小及磁感应强度B的大小；
(2)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，通过电阻R的电荷量；
(3)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量．
参考答案
1．B
【详解】
在false-2false时间内：根据法拉第电磁感应定律得知，线框中产生的感应电动势E=BLv，保持不变，电流为逆时针方向；在2false-3false时间内：线框开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，电动势方向相同，串联，电路中总的感应电动势应为-3BLV，感应电流为顺时针方向；在3false-4false时间内：线框从第二个磁场出离时，线框中产生的感应电动势E=2BLv，感应电流为逆时针方向；则i-t图像应该为B所示，故选B.
点睛：电磁感应与图象的结合问题，近几年高考中出现的较为频繁，在解题时涉及的内容较多，同时过程也较为复杂；故在解题时要灵活，可以选择合适的解法，如排除法等进行解答．
2．C
【详解】
当K闭合时，由于L会产生很大的自感电动势阻碍通过其电流增大，所以在K闭合后的短暂时间内可将L视为断路，则A、B串联，同时亮。当电路稳定后，自感电动势消失，此时L可以视为导线，则灯泡A被短路，所以熄灭，此后B灯两端电压增大，所以变得更亮，综上所述可知C正确。
故选C。
3．A
【详解】
由法拉第电磁感应定律可知：
false
在false图像中，斜率false，由图像可知，Oa段中磁感强度B的变化率较小，bc和cd段中磁感强度B的变化率为相同，所以有：
false；
由图可知，Oa段磁场方向垂直纸面向里，B增大，则磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，再根据安培定制可判断，I1沿逆时针方向；同理，可判断I2沿顺时针方向， I3沿顺时针方向，综上可知A正确；
故选A。
4．C
【详解】
A. 此过程中ab边始终切割磁感线，ab边为电源由右手定则可知电流为逆时针方向，由a流向b电源内部电流从低电势流向高电势，故a端的电势低于b端，故A错误；
B. 由左手定则可知ab边所受安培力方向竖直向上，故B错误；
CD. 如果刚进入磁场时安培力等于重力则一直匀速进入；如果安培力小于重力，则false，可知线圈做变加速运动，故C正确，D错误．
5．C
【详解】
AB．闭合开关瞬间，穿过金属圆芯的磁通量顺时针增加（从纸面向里看），则右边线圈中产生的感应电流的磁场方向沿逆时针方向（从纸面向里看），则由右手定则可知，感应电流从正极流入电流表，则电流表指针向右偏转，选项AB错误；
CD．断开开关瞬间，穿过金属圆芯的磁通量顺时针减小（从纸面向里看），则右边线圈中产生的感应电流的磁场方向沿顺时针（从纸面向里看），则由右手定则可知，感应电流从负极流入电流表，则电流表指针向左偏转，选项C正确，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
AB．电容C与电阻R1、R2并联，其电压等于电源的路端电压，当滑动变阻器滑动触头P由a滑向b的过程中，变阻器的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，根据false可知，电容器的电荷量增加，电容器充电，通过R3的电流方向由右向左，故AB项错误；
C．因电路电流减小，故false，则R1两端电压减小，即false。因路端电压增大，则R2两端电压增大，即false，故C项错误；
D．将R1等效为电源内阻，则false可视为等效电源的路段电压，根据U—I图像的斜率关系可得
false
故D项正确。
故选D。
7．D
【解析】当S闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，L相当于断路，电容C较大，相当于短路，当电流稳定时，L相当于短路，电容C相当于断路，故P灯先亮后灭，Q灯逐渐变亮；当S断开时，灯泡P与自感线圈L组成了闭合回路，灯泡P中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡Q组成闭合回路，电容器放电，故灯泡Q逐渐熄灭，故ABC错误， D正确；
故选D。
【点睛】电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小，电容器在电路中电流变化时，也会发生充电和放电现象有，此时可理解为有电流通过了电容器。
8．竖直向上 false
【详解】
[1]．由左手定则知：则线框所受安培力方向为竖直向上；
[2]．根据平衡条件可知
Mg=mg+nBId
解得
false
9．均匀增强 false
【详解】
[1]小球带正电，知上极板带负电，根据楞次定律得知，磁场正在均匀增强；
[2]电键闭合时有
false
false
false
解得
false
10．(1) false (2) false
【解析】
（1）当ab有最大初速度时false，cd恰好不上滑，设此时感应电动势为E，回路中感应电流为I．
对cd由平衡条件得：false
由法拉第电磁感应定律：false
根据欧姆定律：false
联立以上各式得：false
（2）设ab上滑过程回路中总电热为Q，cd上的热量为false．
根据系统能量守恒：false
且false
解得：false
故本题答案是：(1) false (2) false
点睛：根据题目中恰好不上滑得出此时摩擦力恰好达到最大值，在利用系统能量守恒，可以求出cd棒上产生的热量．
11．(1)2kg；(2)0.25
【详解】
（1）对导体棒受力分析得
false
又因为
false
联立代入数据解得
false
（2）通过受力分析可知：当静摩擦力沿斜面向下达到最大值时，磁场的磁感应强度最大，
即
false
又因为
false
联立解得
false
12．（1）-10V（2）12W
【解析】（1）由法拉第电磁感应定律有：
false
false
根据楞次定律判断螺线管N端等效于电源正极，故
false
（2）false
13．（1）false（2）false（3）false
【解析】
（1）导体棒EF向上做减速运动，产生的感应电动势和感应电流逐渐减小，MN所受的安培力方向沿导轨向下，大小不断减小，所以EF棒刚开始运动时MN所受的摩擦力最大．
EF获得向上初速度v0时，产生感应电动势为：false
电路中电流为I，由闭合电路欧姆定律有：false
此时对导体棒MN受力分析，由平衡条件有：false，false
解得：false
（2）导体棒EF上升过程MN一直静止，对系统由能量的转化和守恒定律知false，解得：false
（3）对EF棒由动量定理false，false，解得false
14．（1）电流方向是Q→N，false；（2）false；（3）false
【详解】
（1）金属棒下滑到低端时速度向右，而且磁场竖直向上，根据右手定则可以知道流过定值电阻的电流方向是Q→N。
根据法拉第电磁感应定律，通过金属棒的电荷量为
false
（2）金属棒滑过整个磁场区域过程由动量定理有
false
金属棒滑过false过程由动量定理有
false
其中
false
false
联立解得
false
（3）根据动能定理则
false
则克服安培力所做的功为
false
电路中产生的焦耳热等于克服安培力做功，所以金属棒产生的焦耳热
false???
15．(1) v＝7 m/s B＝0.1 T (2) q＝0.67 C (3)0.26 J
【详解】
(1)金属棒在AB段匀速运动，由题中图象得：
v＝false＝7 m/s
根据欧姆定律可得：
I＝false
根据平衡条件有
mg＝BIL
解得：
B＝0.1T
(2)根据电量公式：
q＝falseΔt
根据欧姆定律可得：
false＝false
磁通量变化量
ΔΦ＝falseB
解得：
q＝0.67 C
(3)根据能量守恒有：
Q＝mgx－falsemv2
解得：
Q＝0.455 J
所以
QR＝falseQ＝0.26 J
答：(1) v＝7 m/s B＝0.1 T (2) q＝0.67 C (3)0.26 J