期末综合复习能力过关（四）—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（四）
一、单选题
1．水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向的驱动力，关于这个情景，下列说法正确的是（　　）
A．驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同
B．驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相反
C．金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流（俯视）
D．金属圆环将有收缩的趋势
2．如图所示是动圈式麦克风的示意简图，磁铁固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流，则线圈（　　）
A．磁通量增大时，感应电流从a流向b
B．磁通量减小时，感应电流从b流向a
C．磁通量先增大后减小时，感应电流一直从a流向b
D．磁通量先增大后减小时，感应电流先从b流向a再从a流向b
3．一个边长为false的等边三角形磁场区域，一个底边为L的直角三角形金属线框，线框电阻为R，二者等高，金属线框以速度v匀速穿过磁场区域的过程中，规定逆时针方向的电流为正，线框中感应电流i随位移x变化的图线正确的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示两平行光滑金属导轨MN、PQ竖直放置,导轨间距为L,MP间接有一电阻R，导轨平面内ABCD区域有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B，AB、CD水平,两者间高度为h，现有一电阻也为R，质量为m的水平导体棒沿着导轨平面从AB边以速度v0向上进入磁场，当导体棒动到CD边时速度恰好为零,运动中导体棒始终与导轨接触，空气阻力和导轨电阻均不计，则(????)
A．导体棒刚进入磁场时，电阻R两端的电压为BLv0
B．导体棒刚进入磁场时,电阻R上电流方向为从P流向M
C．导体棒通过磁场区域过程中电阻R上产生的热量false
D．导体棒通过磁场区域的时间false
5．如图所示，闭合开关S，电路稳定时平行板电容器中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，下列判断正确的是（ ）
A．当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，电压表示数增大
B．当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，电流表示数减小
C．当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，质点P将向下运动
D．断开开关S后，质点P仍然静止
6．如图所示，线圈自感系数很大，开关闭合且电路达到稳定时，小灯泡正常发光，则当闭合开关和断开开关的瞬间能观察到的现象分别是(　　)
A．小灯泡慢慢亮，小灯泡立即熄灭
B．小灯泡立即亮，小灯泡立即熄灭
C．小灯泡慢慢亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯泡立即亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭
7．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，false是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当开关S闭合时，下列说法正确的是（　　）
A．A和B一起亮，然后A熄灭
B．A和B一起亮，然后A逐渐熄灭
C．A比B先亮，然后A熄灭
D．B比A先亮，然后A逐渐变亮
二、填空题
8．如图所示，棒AB长L=0.1m，质量m=0.1kg，通有向右的电流，电流强度I=10A，当加一个垂直纸面的磁场时，悬线拉力恰好为零．则所加磁场的磁感应强度的大小为 T，该磁场的方向为垂直纸面向 ．
9．（1）如图所示，螺线管的匝数为10匝，在0.1s内穿过螺线管的磁通量由0.02Wb均匀变为0.06Wb，则磁通量的变化率为____Wb/s，则螺线管两端产生的感应电动势为____V
（2）如图所示，电源的内阻r=2.0Ω，电阻R=8.0Ω，开关闭合后，电流表示数I=0.30A．则电源的电动势E=____V；在t=10s时间内，电阻R产生的焦耳热Q=____J．
三、解答题
10．如图所示，光滑平行金属导轨相距L=30 cm，电阻不计．ab是电阻为0.3 Ω的金属棒，可沿导轨滑动．电阻R为0.1 Ω. 与导轨相连的平行金属板A、B相距d=6 cm，.全部装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中．当ab以速度v向右匀速运动时，一带电微粒在A、B板间做半径为r=2 cm的匀速圆周运动，速率也是v.试求速率v的大小．
11．如图所示，两平行光滑导轨ab、cd相距false，与水平面夹角为300，金属棒MN的质量为false，处在垂直斜面向上.磁感应强度为false的匀强磁场中，电源电动势为false，内阻为false，若MN处于静止状态，（ false）求：
（1）金属棒受到的安培力大小；
（2）流过金属棒的电流大小；
（3）电源的输出功率。
12．如图甲所示，固定平行金属导轨MN、PQ与水平面成37°角倾斜放置，其电阻不计，相距为L=0.4m，导轨顶端与电阻R相连，R=0.15false。在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为m=2×10－2kg、电阻为r=0.05false的导体棒ab。ab距离导轨顶端d1=0.4m，导体棒与导轨间的动摩擦因数false=0.5；在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的磁场，其磁感应强度B和时间t的函数关系如图乙所示。（g取10m/s2）
（1）前2s内，施加外力使导体棒保持静止，求通过导体棒的电流I的大小和方向；
（2）前2s内，哪段时间内静止释放导体棒（不施加外力），释放时导体棒能处于平衡状态？
（3）2s后静止释放导体棒，已知ab棒滑到底部前已达到最大速度va并匀速下滑到底部，此过程中通过的电量q=3.2C。求va的大小、以及此过程中电阻R上产生的热量Q。

13．如图所示，竖直放置的U形光滑导轨宽L＝1m，与一电容器和理想电流表串联．导轨平面有垂直于纸面向外B＝1T的匀强磁场，质量为m＝0.01kg的金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑，此过程中电流表的示数恒为I＝0.05A．重力加速度g取10m/s2，不计一切阻力和电阻，求：
(1)金属棒ab下滑的加速度大小；
(2)电容器的电容.
14．如图所示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2，B1＝B2＝1.0 T，B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上做匀速运动，电梯轿厢固定在图示的金属框abcd内，并且与之绝缘．已知电梯载人时的总质量为4.95×103kg，所受阻力f＝500 N，金属框垂直轨道的边长ab＝2.0 m，两磁场的宽度均与金属框的边长ad相同，金属框整个回路的电阻R＝8.0×10－4Ω，g取10 m/s2.已知电梯正以v1＝10 m/s的速度匀速上升，求：
(1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向；
(2)磁场向上运动速度v0的大小；
15．如图所示，两根足够长的粗糙平行金属导轨MN和PQ倾斜放置，其构成的平面与水平面成false角，导轨间距false，导轨电阻不计。两根完全相同的金属杆ab和cd分别垂直于导轨放置，且与导轨始终接触良好，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度false。开始时两杆均恰好静止在轨道上而不下滑，从false时刻对杆ab施加一个平行于导轨平面向上的力F，杆ab从静止开始沿轨道向上做匀加速直线运动，匀加速false后金属杆cd刚要开始向上运动时，突然撤去外力F，此后杆cd仍然保持静止，杆ab做减速运动，直到速度减为零。已知从撤去外力F到杆ab速度减为零的过程中，杆ab沿斜面向上运动的距离false，两杆的质量均为false，接人电阻均为false，两杆与导轨间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度false。试求：
(1)在撤去外力F时，通过杆cd的电流大小和方向；
(2)在撤去外力F后金属杆ab速度减为零的过程中，杆ab上产生的内能；
(3)在0~4s内，外力F对杆ab的冲量大小。
参考答案
1．A
【详解】
AB．把条形磁铁向水平方向移动时，穿过金属圆环的磁通量减小，根据来拒去留可知，条形磁铁与金属圆环之间有相互的吸引力，则驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同，故A正确，B错误；
C．把条形磁铁向水平方向移动时，穿过金属圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，金属圆环中会产生顺时针方向的感应电流（俯视），故C错误；
D．把条形磁铁向水平方向移动时，穿过金属圆环的磁通量减小，根据增缩减扩可知，金属圆环将有扩张的趋势，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
由图中可知，螺线管中原磁场方向向右；当磁通量增大时，感应电流磁场方向向左，由右手螺旋定则可知感应电流方向从b流向a；磁通量减小时，感应电流磁场方向向右，由右手螺旋定则可知感应电流从a流向b，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
3．B
【详解】
当false时，感应电动势为
false
感应电流为
false
当false时，感应电动势为
false
感应电流为
false
当false时，感应电动势为
false
感应电流为
false
故选B。
4．D
【详解】
A．导体棒刚进入磁场时，AB棒产生的感应电动势为? E=BLv0．则电阻R两端的电压为
false
故A错误。
B．导体棒刚进入磁场时，由楞次定律知，电阻R上电流方向为从M流向P．故B错误。
C．导体棒通过磁场区域过程中，根据能量守恒得，回路中产生的总热量为
false
R上产生的热量为
false
故C错误。
D．设导体棒AB速度为v时加速度大小为a，则牛顿第二定律得：
false
即得
?false
两边求和得：
false
所以导体棒通过磁场区域的时间
false
故D正确。
5．C
【详解】
A．当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，R2接入电路的阻值减小，外电路的总电阻减小，根据串联电路电压与电阻的关系可分析外电路的电压减小，根据并联电路电压特点，R2两端电压减小，所以A错误；
B．当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，R2接入电路的阻值减小，外电路的总电阻减小，电路中总电阻会减小，所以电路中总电流会增大，根据串联电路电流特点，R2和R3组成的并联电路总电流增大，由于R3两端电压减小，所以R3电流减小，则通过R2的电流会增大，所以B错误；
C．根据图示，平行板电容器的上极板带正电，下极板带负电，两极板之间存在竖直向下的匀强电场，带电质点在电场中收到重力和电场力，二力达到平衡，所以电场力方向竖直向上，大小等于重力，当滑动变阻器R2的滑片向下端移动时，外电路的电压减小，即电容器两极板间的电压减小，根据U=Ed，因为两极板间的距离不变，所以两极板之间的电场强度减小，则质点受到的电场力减小，此时质点的合力方向竖直向下，质点做向下的加速运动，所以C正确；
D．断开开关后，电容器会放电，上下极板电荷会随着放电，逐渐减小，最后两极板不带电，在这个过程中，两极板之间的电场强度也会减小，最后减小到零，电场力也会逐渐减小到零，合力逐渐增大到等于重力，且方向向下，质点向下运动，所以D错误。
故选C。
6．A
【详解】
当开关闭合时，穿过线圈的电流增大，线圈中产生自感电流，阻碍电路电流增大，所以小灯泡是慢慢的亮起来的，当开关断开后，由于电路中小灯泡和线圈组成不了闭合回路，所以小灯泡会立即熄灭，故A正确，BCD错误.
7．D
【详解】
当开关S闭合时，线圈false产生较大的自感电动势阻碍电流的增加，使A灯中电流逐渐变大，而B灯中电流立即变大，因此B灯先亮，然后A灯逐渐变亮，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．1；里
【详解】
[1]．由于悬线拉力为零，所以F=mg，方向向上
据安培力F=BIL得：
false
[2]．由左手定则可知磁场的方向垂直纸面向里．
【点评】
该题为安培力公式的直接应用，要知道只有当导线与磁场垂直的时候安培力才表示为F=BIL；会用左手定则判定安培力的方向．
9． 0.4 4 3 7.2
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律可以知道：ΔΦΔt=0.06?0.020.2V=0.4V，E=nΔΦΔt=4V。
（2）开关闭合后，根据闭合电路欧姆定律得：E=（R+r)I=（8+2）×0.3V=3V ，
在t=10s时间内，电阻R产生的焦耳热Q=I2Rt=0.32×8×10=7.2J。
10．0.4 m/s
【解析】
设磁感应强度为B，平行板AB间距为d，ab杆的有效长度为L，带电粒子质量为m，带电荷量为q，做圆周运动的半径为r．
感应电动势为：E=BLv??????????????????????
金属板A、B间电压：UAB=false
粒子能做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，则：
mg=false
qvB=false
由以上各式解得：false
11．（1）0.1N（2）0.5A（3）2.75W
【解析】（1）金属棒MN处于静止状态，对MN进行受力分析可以得到： false
代入数据可以得到： false。
（2）通电导体在磁场中受到安培力的作用： false， false，代入数据可以得到： false
（3）电源的输出功率为： false，代入数据可以得到： false
12．(1)0.4A，由b到a；(2) 0.3s-2s；(3) false，0.29J
【详解】
(1)由题意知，根据法拉第电磁感应定律可得前2s产生的感应电动势：
false
根据闭合电路欧姆定律有电流为：
false
根据楞次定律可知感应电流的方向为b到a．
(2)导体棒所受摩擦力为：
false
当导体棒刚要向下滑动时，摩擦力方向沿导轨向上，安培力最小值有：
false
解得：false
当导体棒刚要向上滑动时，摩擦力方向沿导轨向下，安培力最大值有：
false
解得：false
由图乙可知在0-2s内B-t的函数关系式为：
false
故当false时，t=0.3s，而B达不到1.25T，所以在0.3s-2s内静止释放导体棒都能保持静止．
(3)由题意知当导体棒匀速下滑时，导体棒受力平衡有：
false
而根据闭合电路欧姆定律有：
false
联立代入数据可得：false
导体棒下滑到底端过程中根据：
false
可得false，故下滑过程中根据功能关系可知系统产生的热量Q：
false
代入数据解得：false，所以电阻R产生的热量为：
false
答：(1)通过导体棒的电流0.4A，方向由b到a.；
(2) 在0.3s-2s内静止释放导体棒都能保持静止；
(3) va=5m/s2、此过程中电阻R上产生的热量Q=0.29J．
13．(1) false (2) false
【解析】
【详解】
(1)导体棒受安培力FA＝BIL＝0.05N
由牛顿第二定律mg-FA＝ma
解得:false
(2)任意时刻导体切割磁感线产生的感应电动势：E＝BLv
电容器的电量：Q＝CU＝CBLv
联立得到：false
所以:false
14．(1)1.25×104A，电流的方向为adcb　(2)12.5 m/s
【解析】
【详解】
(1)对abcd金属框由平衡条件，有
false
而
false
解得
false
由右手定则可判断图时刻电流的方向为adcb；
(2) 根据法拉第电磁感应定律得
false
而
false
解得
false．
点睛：本题是理论联系实际的问题，与磁悬浮列车模型类似，关键要注意磁场运动，线框相对于磁场向下运动，而且上下两边都切割磁感线，产生两个电动势，两个边都受安培力．
15．(1)方向是由c沿杆指向d，2A；(2)1.1J；(3)6.8N·s。
【分析】
根据题意，先用右手定则判断电流的方向，然后受力分析，分析导体棒的运动情况。结合法拉第电磁感应电律求感应电动势，同时运用功能关系解决问题。
【详解】
(1)在撤去外力F时，杆ab沿轨道向上运动，由右手定则可知，杆ab中电流方向由b沿杆指向a，所以杆cd中电流方向是由c沿杆指向d。
由题意知，开始两杆恰好不沿着轨道下滑，则有两杆沿斜面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力即
false
当杆cd即将上滑时，设通过杆cd中电流大小为I，则
false
代入数据解得：
false；
(2)设撤去外力F时，杆ab的速度为false，产生的感应电动势为false，由法拉第电磁感应定律可知：
false
又知：
false
解得：
false
从撤去外力F到杆ab速度减小为零的过程中，对杆ab由能量守恒定律可知：
false
所以，此过程中杆ab中产生的内能：
false；
(3)设杆ab在力F作用下沿着轨道向上运动的匀加速的加速度为a，则
false，
在某时刻false的速度为v，则
false
杆ab所受安培力
false
对杆ab由牛顿第二定律得：
false
联立以上方程解得：
false（false）
由上式可知：力F随时间t成线性关系，当false时，
false
当false时，
false
所以，在0~4s内，力F对杆ab的冲量为：
false。
【点睛】
双杆切割磁感线运动问题的综合应用。