期末综合复习基础过关（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基础过关（五）
一、单选题
1．如图所示，导体线圈abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线的过程中，线圈中感应电流的方向是（　　）
A．先abcd，再dcba，后abcd
B．先abcd，再dcba
C．先dcba，再abcd，后dcba
D．一直dcba
2．图（甲）为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻false，定值电阻false，AB间电压false。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在某时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图（乙）所示。则（　　）
A．线圈L的直流电阻false
B．断开开关后通过电灯的电流方向向右
C．断开开关瞬间能够观察到电灯闪亮一下再熄灭
D．在false时刻线圈L中的感应电动势的大小约为2.4V
3．在如图（a）所示的电路中，L1、L2为规格相同的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图（b）所示，C是电容为100μF的电容器，R是阻值为8Ω的定值电阻，电源E的内阻为1Ω。电路稳定后，通过L1的电流为0.2A，下列结果正确的是（　　）
A．L1的电功率为0.16 W B．L2的电阻为4Ω
C．电源的效率为60% D．电容器的带电量为2.4×104C
4．直角梯形线框abcd如图所示，ab和cd间的距离为l，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离也为l，磁场方向垂直纸面向里，其左侧虚线恰好与ab边相切，现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域变化的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→d的感应电流为正，则在线圈穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是如图所示的
A． B．
C． D．
5．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．图1中，L1的阻值小于A1的阻值
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值不同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
6．关于楞次定律，下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用
C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向
D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化
7．图示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然电梯坠落时减小对人员的伤害．关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
B．当电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A有顺时针方向电流(俯视)
C．当电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A、B中电流方向相同
D．当电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A、B都在阻碍电梯下落
二、多选题
8．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且false．流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．关于导线abed所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是（ ）
A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为false
B．方向沿纸面垂直bc向下，大小为false
C．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变
D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半
9．下列说法中正确的是（　　）
A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电
C．摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分
D．一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体可能带上异种电荷
三、填空题
10．如图所示为磁悬浮列车模型，质量M=1.5kg的绝缘板底座与水平地面的动摩擦因数μ=0.1，正方形金属框ABCD固定在绝缘底座，其质量m=0.5kg，边长为1m，电阻为falseΩ。OOˊ为AD、BC的中点。在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OOˊCD区域内磁场B1=kt，且k=0.5T/s，方向竖直向下；OOˊBA区域内磁场B2=2T，方向竖直向上。若AB边恰在磁场边缘以内，CD边恰在磁场边缘以外，静止释放模型后，其加速度为___________m/s2；若AB边和CD边恰都在磁场边缘以内，静止释放模型后，经过___________s速度达到20m/s。（重力加速度g取10m/s2）
11．一个通电导线长10cm，通过1mA的电流后，垂直磁场方向放入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，该导线所受的安培力的大小为________N
四、解答题
12．如图所示，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，两轨道间的宽度L=0.50m.轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻．轨道处于磁感应强度大小B=0.40T，方向竖直向下的匀强磁场中．导体棒ab垂直于轨道放置．导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直，不计轨道和导体棒的电阻，当速度为5m/s时．
（1）判断流过导体棒ab中的电流方向．
（2）计算电路中的感应电流的大小．
13．如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成300角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为2.5T，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，且与轨道垂直，金属杆ab接入电路的电阻值为r，现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm，改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示，已知轨道间距为false，重力加速度g取false，轨道足够长且电阻不计。
（1）当false时，求杆ab匀速下滑时产生感应电动势E的大小，并判断杆中的电流方向；
（2）求解金属杆的质量m和阻值r；
（3）当false时，从静止释放ab杆，在ab杆加速运动的过程中，回路瞬时电动率每增加1W时，合外力对杆做功多少？
14．如图所示，通电导线受力向上，标出电源的正负极．
15．一光滑金属导轨如图所示，水平平行导轨MN、ST相距false=0.5m，竖直半圆轨道NP、TQ直径均为D=0.8m，轨道左端用阻值R=0.4Ω的电阻相连．水平导轨的某处有一竖直向上、磁感应强度B=0.06T的匀强磁场．光滑金属杆ab质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω，当它以5m/s的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场后恰好能到达竖直半圆轨道的最高点P、Q．设金属杆ab与轨道接触良好，并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计．取g=10m/s2，求金属杆：
（1）刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；
（2）到达P、Q时的速度大小；
（3）冲入磁场至到达P、Q点的过程中，电路中产生的焦耳热．
16．如图所示，两条平行金属导轨ab、cd置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离l=0.6m．电阻R=2Ω，电阻为1Ω的金属杆MN沿两条导轨向右匀速滑动，速度v=10m/s，产生的感应电动势为3V．
（1）求磁场的磁感应强度B；
（2）通电10秒该电阻产生的焦耳热．
17．如图甲所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，用与导轨平行且向上的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆ab沿导轨向上运动，最终将做匀速运动，当改变拉力F的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图乙所示。
（1）金属杆ab在匀速运动之前做什么运动？
（2）运动过程中金属杆ab受到的安培力的表达式？
（3）若m=0.25 kg，L=0.5 m，R=0.5 Ω，取重力加速度g=10 m/s2，试求磁感应强度B的大小及θ角的正弦值sinfalse。
18．直流电动机的工作原理可以简化为如图甲所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源（内阻不计），电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，通过滑轮以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动，从而提升用绳悬挂的重物。电路中的电流为I，重力加速度为g，不计空气阻力，不计绳的质量和绳与滑轮之间的摩擦。
（1）a．求重物的质量m；
b．求在t时间内，“电动机”输出的机械能false。
（2）设图甲中电源电动势大小为E，当金属棒ab向右运动时，由于切割磁感线产生一个感应电动势，大小为false，此时这个回路的电源电动势等效为Efalse。
a．请从能量守恒的角度推导E =false+ IR；
b．金属棒在向右运动的过程中，棒中每个自由电子都会受到一个与定向移动方向相反的力的作用，请在图乙中画出一个自由电子所受该力的示意图，并求在t时间内，金属棒运动过程中该力对所有自由电子做的总功W。
19．如图所示，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过false圆弧形静电分析器，从P点沿半径方向进入半径为R的圆形区域，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，圆弧虚线所在处场强大小为E0，方向如图所示；离子的质量为m、电荷量为q；不计离子重力，求：
(1)离子进入圆形区域时的速度大小v；
(2)圆弧虚线对应的半径R0的大小；
(3)若离子经过圆形区域后速度方向偏转一角度θ（θ已知），则圆形区域内磁场的磁感应强度B的大小；
(4)撤去圆形区域内的匀强磁场，在该圆形区域内加水平向右的匀强电场，为使离子穿过电场前后动量变化量大小与射入电场前的初动量大小相同，求此时圆形区域内匀强电场的电场强度E的大小。
参考答案
1．C
【详解】
当线圈向右移动，未达到直导线之前，线圈内磁通量“·”增加，故感应电流方向为dcba。当线圈穿越直导线过程中线圈内磁通量“·”减少，同时磁通量“×”增加，所以先是合磁通量为“·”减少，后是合磁通量为“×”增加，则感应电流的磁场方向为“·”，感应电流方向为abcd。线圈穿过直导线后，线圈内磁通量为“×”减少，如同磁通量“·”进一步增加，故感应电流方向仍为dcba，考虑全过程，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．断开开关前，通过线圈的电流为1.5A，则
R总= false
则线圈的直流电阻
RL=R总-R=2Ω
故A错误；
B． 由楞次定律可知，断开开关后，线圈产生的感应电流向右，则通过灯泡的电流向左。故B错误；
C． 断开开关前通过灯泡的电流
false
由图象可知，断开开关后，通过灯泡的电流从1.5A逐渐减小到零，灯泡逐渐变暗。故C错误；
D．由图象可知，在t2=1.6×10-3s时同线圈的电流为0.3A，线圈的自感电动势
E=I（R1+R+RL）=0.3×（4+2+2）=2.4V
故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．电路稳定后，通过L1的电流为I1=0.2A，由图读出其电压U1=0.8V，则灯泡L1的电功率
P1=U1I1=0.2×0.8W=0.16W
故A正确；
B．并联部分的电压
U2=U1+I1R=0.8V+0.2×8V=2.4V
由图读出其电流为I2=0.4A，根据欧姆定律得
false
故B错误；
C．电源电动势
E=U2+（I1+I2）r=2.4V+0.6×1V=3V
电源的效率为
false
故C错误；
D．电容器的电压
U=I1R=1.6V
则电容器的带电量为
Q=UC=1.6×100×10-6C=1.6×10-4C
故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
AC．开始ab边进入磁场切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，电流方向是负的，AC错误；
BD．由右手定则可知，ab边离开磁场时，感应电流方向是a→b→c→d→a，电流方向是正的，B正确D错误．
故选B。
5．A
【详解】
AB．在题图1中断开S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明断开S1前，L1中的电流大于A1中的电流，故L1的阻值小于A1的阻值，A正确，B错误；
CD．在题图2中，闭合S2瞬间，由于L2的自感作用，通过L2的电流很小，闭合S2后，最终A2与A3亮度相同，说明两支路电流相等，故R与L2的阻值相同，CD错误。
故选A。
6．A
【详解】
A项：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故A正确；
B项：闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，故B错误；
C项：原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，C错误；
D项：感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向，当原磁场减弱时跟原磁场同向，故D错误．
点晴：解决本题关键理解“楞次定律”感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，其中有三种表现形式：1、“增反减同”；2、“来拒去留”；3、“增缩减扩”．
7．D
【详解】
A．若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，要注意的是：感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动．故A错误；
BC．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反．故BC错误；
D．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故D正确．
8．AC
【详解】
由安培力公式F＝BIL，与左手定则，可得ab段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向左上．同理cd段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向右上．因此由平行四边形定则对这两个安培力进行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段与cd段导线的安培力的合力为falseBIL，方向竖直向上；
而bc段安培力的大小为BIL，方向是竖直向上．则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力大小为false，方向是竖直向上．若在纸面内将abcd旋转任何角度，力的大小均不变，故AC正确，BD错误．
9．ABC
【详解】
A项：静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分，A正确；
B项：摩擦起电时，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电，故B正确；
C项：摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，C正确；
D项：接触时先中和再分电荷，所以一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体一定带同种电荷，故D错误．
故ABC正确．
【点睛】
电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保存不变．
10．3 4
【详解】
[1]线框产生的感应电动势：
感应电流：
false
由牛顿第二定律得：
false
解得加速度：false；
[2]当两磁场磁感应强度相等时线框达到平衡状态，速度达到false：
false
即：
false
false时线框受到达到false。
11．5×105
【详解】
[1]．导线所受的安培力的大小为
F=BIL=0.5×0.001×0.1N=5×105N
12．（1）由b流向a（2）2A
【详解】
（1）根据右手定则可知，流过导体棒ab中的电流方向为由b流向a
（2）根据法拉第电磁感应定律得
false
根据闭合电路的欧姆定律得
false
联立解各
I=2A
13．（1）10V b→a （2）5kg 2Ω （3）0.6 J
【解析】试题分析：ab杆匀速下滑时速度最大，当R=0时，由乙图读出最大速度，由E=BLv求出感应电动势，由右手定则判断感应电流的方向；根据E=BLv、闭合电路欧姆定律和及平衡条件，推导出杆的最大速度v与R的表达式，结合图象的意义，求解杆的质量m和阻值r；当R=4Ω时，读出最大速度，根据功率公式得到回路中瞬时电功率的变化量，再根据动能定理求解合外力对杆做的功W。
（1）由图可知，r=0时，杆最终以v=2m/s的速度运动，
电动势为：E=BLv=2.5×2×2V=10V
由右手定则判断得知，杆中电流方向从b→a
（2）设最大速度为vm，杆切割磁感线产生的感应电动势 E=BL vm
由闭合电路的欧姆定律： false
杆达到最大速度时满足： mgsinθ﹣BIL=0
由E=BL vm 可得： false
将false， false两组数据代入上式
解得：m=5kg，r=2Ω
（3）由题意可知：E=BLv， 功率为： false
代入可得： false
则有：
由动能定理得： false
联立得：
代入数据解得：W=0.6 J
点睛：本题主要考查了磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合的题，最后一问关键是根据物理规律写出两坐标物理量之间的函数关系。
14．左负右正
【详解】
根据左手定则可以判断，导线所在处磁场方向向左，所以螺线管右侧为S极，根据右手定则可以判断电源左负右正。
15．（1）0.3A，方向由a→b；（2）2m/s；（3）0.5J．
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律有：false
根据闭合电路的欧姆定律有：false
联立解得：falseA
根据右手定则可知：金属杆中电流方向由a→b
（2）恰能到达竖直轨道最高点，金属杆所受的重力提供向心力，则有false
解得：falsem/s
（3）根据能量守恒定律，电路中产生的焦耳热false
解得：falseJ
16．（1）0.5T（2）20J
【解析】解：（1）感应电动势E=BLv
得磁感应强度B=0.5T
（2）电路中电流 I=ER+r=1A
通电10秒该电阻产生的焦耳热Q=I2Rt=12×2×10J=20J
17．（1）金属杆ab在匀速运动之前做加速度减小的加速运动；（2）false；（3）1 T，0.8
【详解】
（1）金属杆在上升的过程中受重力、拉力、支持力、沿斜面向下的安培力，速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，则加速度减小，所以棒做加速度减小的加速运动。
（2）感应电动势为
false
感应电流为
false
ab杆所受的安培力为
false
（3）根据
false
当a=0时，速度v达最大，保持不变，杆做匀速运动
falsefalse
结合v-F图像知
斜率为
falsefalse
根据横轴上截距
false
代入数据解得
false
false
18．（1）a.falseb. false（2）见解析；
【解析】
【分析】
（1）金属棒匀速运动，重物通过滑轮对金属棒的拉力等于金属棒受到的安培力，列出关系方程，可求重物质量；“电动机”输出的机械能等于重物增加的重力势能。
（2）根据能量守恒定律，电源提供的电能转化为“电动机”输出的机械能和电路中的焦耳热，列方程即可求解；金属棒切割磁感线产生感应电动势，自由电子克服感应电动势做的功即为所求的功。
【详解】
（1）a．设金属棒受到的安培力为false，false。
金属棒匀速运动，所以重物通过滑轮对金属棒的拉力等于金属棒受到的安培力，
即：false
将false带入，得：false
b．设在t时间内重物上升的高度为h。
在t时间内，“电动机”输出的机械能false等于重物增加的重力势能。false
将m代入，得：false
（2）a．设在false时间内，电源提供的电能为false，电路中产生的焦耳热为Q。
，
金属棒切割磁感线产生的感应电动势：false
在false时间内，电源提供的电能转化为“电动机”输出的机械能和电路中的焦耳热，所以：false，即：
整理得：E = E + IR
b．力的示意图如图。
宏观角度。棒中自由电子受到的与定向移动方向相反的力，对电子做负功，宏观上表现为“反电动势”。
电源克服反电动势做功：，将E代入，
所以：false
19．(1)false；(2)false；(3)false；(4)false
【详解】
(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理，有
false
离子在辐向电场中做匀速圆周运动，故进入磁场区域的速度
false
(2)电场力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
false
得
false
(3)带电离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑滋力提供向心力
false
false
联立解得
false
(4)带电离子在匀强电场中做类平抛运动，以P点为原点，离子进入电场的方向为x轴正方向，电场方向为y轴正方向建立直角坐标系。由运动学公式有
false
false
由牛顿第二定律
qE=ma
离子离开电场的位置在圆周上，有
false
离子在电场中运动时，其竖直方向做匀速直线运动，动量保持不变，水平方向做匀加速直线运动
false
联立各式解得
false