期末综合复习练习（十四）——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）

期末综合复习练习（十四）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．用电阻丝绕制标准电阻时，常在圆柱陶瓷上用如图所示的双线绕制方法绕制，其主要目的是（　　）
A．制作无自感电阻 B．增加电阻的阻值 C．减少电阻的电容 D．提高电阻的精度
2．通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，边长为L、电阻为R的正方形导线框abcd处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中，导线框ad边与磁场右边界重合，现使导线框绕过a点平行于磁场方向的轴以角速度false沿顺时针方向匀速转动，则（　　）
A．由实线位置转到图中虚线位置的过程中导线框中的感应电流沿逆时针方向
B．由实线位置转到图中虚线位置的过程中导线框中产生的平均感应电动势大小为false
C．转到图示虚线位置时导线框中产生的瞬时感应电动势大小为BL2ω
D．转到图示虚线位置时导线框受到的安培力大小为false
4．如图甲所示，一绝缘轻绳将矩形线框静止悬吊在空中，线框正下方有一直导线，且与线框在同一竖直平面内，直导线与线框下边平行。规定电流的方向水平向左为正，当直导线中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示时，关于轻绳上的拉力和线框受到的重力的关系，下列说法正确的是( )
A．在0~t 0内，轻绳的拉力一直等于线框受到的重力
B．在0~t 0内，轻绳的拉力一直大于线框受到的重力
C．在t 0 ~t 1内，轻绳的拉力一直大于线框受到的重力
D．在t 0 ~t 1内，轻绳的拉力一直等于线框受到的重力
5．如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D（DfalseL）、方向竖直向下的有界匀强磁场。在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以F表示拉力大小、以Uab表示线框ab两点间的电势差、I表示通过线框的电流、P表示拉力的功率，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中可能正确的是（　　）
B．
C． D．
6．如图所示，小灯泡与线圈并联，用传感器测量小灯泡所在支路的电流，在false时刻闭合开关，经过一段时间后，在false时刻断开开关，计算机上显示小灯泡中电流随时间变化的图象如图所示，图中false，下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间，线圈中的电流为零，之后保持不变
B．开关断开后瞬间，灯泡中电流大小不变，方向与原来相反
C．开关断开后瞬间，灯泡中的电流大小与线圈相同
D．线圈电阻等于灯泡电阻
二、多选题
7．涡流检测是工业上无损检测的方法之一．如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．下列说法中正确的是( )
A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率
C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D．待测工件可以是塑料或橡胶制品
8．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直磁场方向固定一边长为L的正方形线框abcd，线框每边电阻均为R。将线框的顶点a、b接在电动势为E、内阻为R的电源上，开关S闭合电路稳定后（　　）
A．线框的ad边和bc边受到的安培力方向相反
B．线框的ab边与dc边受到的安培力方向相反
C．整个线受到的安培力大小为0
D．整个线框受到的安培力大小为false
三、填空题
9．匀强磁场中有一段长为false的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，直导线受到false的磁力作用，拿走直导线后，该磁场的磁感应强度是______false
10．在如图的甲所示的电路中，电阻false=false=false，匝数为1匝的圆形金属线圈半径为false，线圈导线的电阻为false。圆形金属线圈区域内存在着半径为false（false四、解答题
11．如图所示，空间存在竖直向下的有界磁场，磁感应强度B=0.5T，边界MN、PQ之间的距离a=3m，一闭合的电阻均匀分布正三角形导线框置于光滑的水平面上，其边长为2a，电阻R=1false，质量m=0.5kg，初始状态正三角形导线框的顶点A与磁场的下边界PQ重合，CD边平行PQ，导线框以v0=10m/s的初速度沿垂直于CD边运动。当线框的顶点A到达磁场边界MN时，其速度大小减为v1=4m/s。不计导线框中产生的感应电流对原磁场的影响。求：
(1)线框的顶点A刚到达磁场边界MN时，CD两点间的电势差UCD；
(2)从开始到线框的顶点A刚到达磁场边界N的过程中，CD边产生的焦耳热Q；
(3)线框的顶点A刚到达磁场边界MN后继续减速，当速度减为0时，A点距离磁场边界MN的距离l。
(4)若导线框以20m/s的初速度沿垂直于AD边方向进入磁场，导线框的A点到达磁场边界MN的速度大小。
12．如图所示，倒U型金属导轨false放置在竖直平面上，导轨光滑且足够长，MN的间距L＝1m．在导轨MN上固定有一阻值为R0＝2Ω的定值电阻．垂直导轨平面分布着磁感应强度均为B＝1T的匀强磁场，方向均为垂直纸面向里，宽度均为d＝0.5m．一质量m＝0.1kg、宽为d＝0.5m的“冖”型框ABCD（AB、CD段为绝缘粘性材料，BC为金属棒，其电阻R1＝2Ω），起初静止在第一个磁场上方某处，现将其静止释放（下落过程中与导轨始终良好接触），它将匀速通过第一个磁场，随后又进入无磁场区域．电阻R2＝2Ω，质量m2＝0.1kg的金属棒EF由于特殊作用一直静止在第二磁场的上边界处，直到ABCD与EF要相碰时才将其释放．碰撞后ABCD和EF立刻粘在一起成为整体框（碰撞时间极短）．随后，整体框又匀速进入第二个磁场．BC和EF的长度都略大于L，导轨其余电均不计，g取10m/s2，求:
（1）“冖”型框ABCD通过第一个磁场时，经过BC的电流方向和大小？
（2）“冖”型框ABCD即将与EF碰撞时的瞬时速度大小？
（3）在合并后，整体框通过第二个磁场区域的过程中，电阻R0上产生的热量Q是多少？
13．如图所示，宽L=1.0m的矩形金属框架倾斜放置，与水平面成θ=30?，框架上端连接阻值R=1.5Ω的电阻，框架的其它部分电阻不计，框架足够长．垂直于框架平面存在向上的匀强磁场．金属棒ab与框架接触良好，棒的质量m=0.2kg，电阻r=0.5Ω，棒与框架的摩擦不计，金属棒距上端d=4m.重力加速度g取10m/s?.
(1)若磁感应强度B=0.5T，将金属棒由静止释放，求金属棒匀速下滑时的速度大小；
(2)若磁感应强度随时间按B=0.5t(T) 变化，ab棒在外力作用下始终保持静止，求ab棒的热功率．
14．如图所示，MN、PQ为足够长的光滑平行金属导轨，导轨所在平面与水平面夹角false，两导轨间距false，N、Q间连接false的电阻。磁感应强度false的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的电阻可忽略不计。现将垂直于导轨放置的一根金属棒，从ab位置由静止释放，金属棒沿导轨向下运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。金属棒质量false，与导轨接触的两点间电阻false，滑行至cd处时，其速度大小false。已知false，false，false。求：
(1)金属棒滑至cd处时电路中电流的大小；
(2)金属棒下滑过程中能达到的最大速度的大小；
(3)金属棒从ab位置释放到速度达到最大的这一过程：
a．从运动与相互作用的角度描述金属棒加速度、速度的变化情况；
b．从能量的角度描述这一过程能量是如何转化的。
15．如图，足够长的直角金属导轨MO1N与PO2Q平行放置在竖直向上的匀强磁场中，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分在同一竖直平面内，两轨相距L=0.5m。金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，两杆质量均为m=1kg、电阻均为R=1Ω，两杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5，导轨电阻不计。当t=0时，对ab杆施加水平向右的力F，使杆ab做初速度为零的匀加速运动，同时将杆cd在竖直面内由静止释放。已知F随时间的变化关系为F=（6+2t）N，重力加速度g取10m/s2。
（1）判断流经杆cd的电流方向；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小和杆ab的加速度a；
（3）若前2秒内，水平力F做的功W=17J，求前2s内闭合回路产生的焦耳热Q；
（4）请列式分析杆cd由静止释放后的运动状况，并求出杆cd从静止释放到达到最大速度所用的时间。
16．如图所示，把长L=0.25m电阻R=4false的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中，使导体棒和磁场方向垂直，若通过导体棒的电流I=2.0A。求：
(1)导体棒所受安培力的大小；
(2)1min内在导体棒上产生的热量。
17．如图，导体棒false在匀强磁场中沿金属导轨运动时，产生的感应电流I的方向从a到b，导轨与螺线管相连。false为螺线管中的一根中心磁感线。在图中画出：
①导体棒false受到的磁场力的方向；
②磁感线false的方向。
参考答案
1．A
【详解】
两个线圈绕向相同，但是通过的电流方向相反，根据安培定则可知两线圈产生的磁场方向相反；导线中通过的电流相等，所以产生的磁场相互抵消，螺线管内无磁场，从而制作成无自感电阻，A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【解析】导体棒受重力、竖直向上的安培力、由共点力平衡可知，可以不受摩擦力，故A错误；
导体棒受重力、沿斜面向上的安培力，垂直与斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，三力平衡，故可不受摩擦力，故B错误；杆子受重力、水平向左的安培力，支持力，三力合力不为零，要是导体棒处于平衡状态，导体棒一定受摩擦力，故C正确； 杆子受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三个力平衡则静止，不受摩擦力，D错误；
3．C
【详解】
A．由楞次定律知转动过程中导线框中的感应电流沿顺时针方向，A错误；
B．由实线位置转到图中虚线位置过程磁通量变化量：
false，
所用时间：
false，
则：
false，
B错误；
C．在题图所示虚线位置处导线框中产生的感应电动势大小为：
false，
C正确；
D．导线框受到的安培力大小为：
false，
D错误。
故选C。
4．B
【解析】A、B、在0～t0内，通过导线的电流非均匀减小，那么穿过线圈的磁通量在非均匀减小，根据安培定则与楞次定律，则有线圈中产生顺时针方向感应电流，根据左手定则，则线圈受到通电导线向下的安培力，那么轻绳的拉力一直大于线框受到的重力，故A错误，B正确； C、D、在t0～t1内，通过导线的电流非均匀增大，那么穿过线圈的磁通量在非均匀增大，根据安培定则与楞次定律，则有线圈中产生逆时针方向感应电流，根据左手定则，则线圈受到通电导线向上的安培力，那么轻绳的拉力一直小于线框受到的重力，故C、 D错误;故选B.
【点睛】考查感应电流产生的条件，及感应电流方向的判定，理解楞次定律，安培定则与左手定则的内容，注意同向电流相吸，异向电流相斥是解题的关键.
5．C
【详解】
A．线框做匀速直线运动，进入磁场和出磁场过程中根据楞次定律阻碍相对运动的条件，可知拉力与安培力等大反向，即
false
线框完全进入磁场运动过程中，闭合线框中false，线框中无感应电流，所以安培力为0，拉力大小为0；线框全过程做匀速直线运动，因为false，所以进出磁场的时间小于在完全在磁场中运动的时间，故A错误；
B．线框进入磁场时，false导体棒切割磁感线，即电源，根据右手定则可知
false
所以false两端电势差为路端电压
false
完全进入磁场，线框中无电流，所以
false
线框穿出磁场过程中，false边切割磁感线，根据楞次定律判断感应电流可知
false
则
false
对应图像可知，B错误；
C．线框进入磁场时，根据右手定则可知线框中电流为逆时针方向，线框离开磁场时，电流为顺时针方向，结合上述分析可知，C正确；
D．线框完全进入磁场运动过程中，拉力为0，根据false可知拉力功率为0，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．开关闭合瞬间，线圈中的电流为零，之后逐渐增大，最后保持稳定，A错误；
B．开关断开后瞬间，灯泡中电流大小变为I2，方向与原来相反，B错误；
C．开关断开后瞬间，灯泡与线圈直接串联，灯泡中的电流大小与线圈相同，C正确；
D．由图可知，I2>I1，即断开开关瞬间，产生的感应电流更大，所以在电路稳定时，流过线圈的电流大于流过灯泡的电流，线圈电阻小于灯泡电阻，D错误。
故选C。
7．ABC
【详解】
A．根据楞次定律得知：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，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确；
B．感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；
C．因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；
D．电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误．
故选ABC．
点睛：该题涉及比较新颖的场景，但是所用知识为基本的楞次定律，关键是知道楞次定律：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．且感应电流的频率与原电流的频率是相同的；电磁感应只能发生在金属物体上；此题重点考察知识迁移能力．
8．AD
【详解】
A．线框ad、bc边中的电流方向相反，受到的安培力方向相反，选项A正确；
B．线框ab边与dc边中的电流方向相同，所受的安培力方向相同，选项B错误；
CD．设a、b间电阻为r，则
false
所以
false
根据闭合电路欧姆定律干路电流
false
所以安培力
false
选项D正确、C错误。
故选AD。
9．0.1
【详解】
由题，通电导线与磁场垂直，则磁场的磁感强度为false，磁场的磁感强度由磁场本身决定，与通电导线的有无无关，故磁场的磁感强度仍为0.1T；
10．false 下板 false
【详解】
[1]根据法拉第电磁感应定律，则有
false
[2]根据楞次定律可知，线圈产生的顺时针方向电流，则电容器下极板带正电
[3]线圈两端的电压为
false
11．(1)false；(2)7J；(3)false；(4)false
【详解】
(1)线框的顶点A刚到达磁场边界MN时，切割速度为v1=4m/s，
电动势
false
电流
false
方向由C指向D；
CD两点间的电势差
false
(2)根据能量守恒可得：
false
false
(3)由几何关系可得：A点过MN后，CD未进入磁场前，安培力冲量为
false
由动量定理得
false
解得
false
且
false
则CD还未进入磁场，符合要求。
(4)垂直AD方向的速度可分解为垂直CD的分速度和平行于CD的分速度。其中只有垂直与CD的分速度在切割磁感线，产生安培力。所以沿着平行CD方向的速度不变，垂直于CD方向的初速度分量为10m/s，所以A到达磁场边界MN时，其速度大小也减为4m/s，
所以
false
12．（1）电流方向由B到C，1A（2）12m/s（3）falseJ
【详解】
（1）由右手定则分析可知，经过BC的电流方向由B到C．框架ABCD匀速通过第一个磁场，受力平衡，则有：
false
解得：
false
（2）根据碰撞后ABCD和EF整体匀速进入第二个磁场，根据平衡条件有：
false
false
false，
解得整体框匀速进入第二个磁场的速度为：
v2=6m/s；
因为ABCD和EF系统碰撞过程中动量守恒，有：
false
解得框ABCD即将与EF碰撞时的瞬时速度大小为：
v1=12m/s；
（3）整体匀速通过第二次磁场时，根据动能定理有：
false
解得：
false
所以
falseJ
13．（1）false(2)false
【解析】
试题分析：(1)利用金属棒匀速下滑，根据平衡条件结合闭合电路欧姆定律可解得金属棒匀速下滑时的速度；
(2)先由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律解得电流，结合公式false解得热功率．
(1) 金属棒匀速下滑时
false
false
E=BLv
联立解得：false；
(2)false
false
false
ab棒的热功率
false
14．(1)0.80A；(2)6.0m/s；(3)见解析；
【详解】
(1)金属棒达到cd处时，感应电动势为
false
电路中感应电流为
false
(2)金属棒匀速运动时速度保持不变，金属棒受到的安培力为
false
金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得
false
代入数据解得
false
即金属棒下滑过程中能达到的最大速度的大小6.0m/s
(3) a．根据牛顿第二定律可得
false
当金属棒的速度false增大时，加速度false减小，当加速度为零时，金属棒的速度最大，所以金属棒先做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动；
b．金属棒做加速度减小的加速运动时，金属棒的重力势能转化为金属棒的动能和金属棒与电阻产生的热量；金属棒做匀速直线运动时金属棒的重力势能转化为金属棒与电阻产生的热量。
15．（1）d→c；（2）4T，1m/s2；（3）5J；（4）10s
【详解】
（1）由右手定则可知，流经cd杆的电流方向为d→c；
（2）ab杆匀加速运动
v=at
切割磁感线运动产生感应电动势为
E=BLv=BLat
ab杆所受的安培力
F安=BIL=B×false×L=false
摩擦力
Ff=μFN=μmg
由受力和牛顿第二定律得
F-F安-Ff=ma
故
F=m（μg＋a）＋false=6+2t
由上式可得
m（μg＋a）=6
代入数据解得
a=1m/s2
false
代入数据解得
B=4T
（3）ab棒前2s内的位移为
false
摩擦产生的热量为
Qf = -Wf =μmgs=10J
ab棒2s末速度为
v2=at1=2 m/s
前2s内动能的变化量为
false
由功和能量变化关系可知
W=Qf+Q+?Ek
所以
Q=W-Qf -?Ek =（17-10-2）J=5J
（4）cd杆受力如图
导轨对cd杆的弹力
FN′=F安′=BIL=false
摩擦力
Ff′=μFN′=μfalse
设cd杆的加速度为a′，由牛顿第二定律
mg - μfalse=ma′
可知，cd棒静止释放后随时间增加做加速度逐渐减小的加速运动；a′=0即
mg=μfalse
时，速度达到最大；后做加速度逐渐增大的减速运动，直至静止。
设经过时间t′，cd棒达到最大速度，即
mg=μfalse
代入数据解得
t′=10s。
16．(1) false；(2)false
【详解】
(1)导体棒受到的安培力
false
(2) 1min内在导体棒上产生的热量
false
17．见解析
【详解】
①导体棒中产生的感应电流由a到b，根据左手定则判断知导体棒受安培力向右；如图．
②感应电流通过螺线管，由安培定则判断可知磁感线MN的方向向上；如图．