内容正文:
《选择性必修二》复习卷
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1.下列说法中正确的是( )
A. 家用电视遥控器是靠紫外线实现对电视的控制的
B. 无线充电的原理是互感
C. 电磁波不可以在真空中传播
D. 电磁炉不能使用陶瓷锅,是因为陶瓷导热性能比金属差
2.如图所示,为一水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘圆心正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。当圆盘绕中心轴顺时针俯视高速转动时,通电直导线所受磁场力的方向是( )
A. 竖直向上
B. 竖直向下
C. 垂直纸面向里
D. 垂直纸面向外
3.圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,带电粒子、从圆周上的点沿直径方向以相同的速度射入磁场,粒子、的运动轨迹如图所示。已知粒子离开磁场时速度方向偏转了,粒子离开磁场时速度方向偏转了,不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A. 粒子、都带负电
B. 粒子、在磁场中运动的时间之比为
C. 粒子、的比荷之比为
D. 粒子、在磁场中运动轨迹的半径之比为
4.某些共享单车的内部有一个小型发电机,通过骑行者的骑行踩踏,可以不断地给单车里的蓄电池充电,蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示,矩形线圈线圈处于匀强磁场中,通过理想交流电流表与阻值为的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下,线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动,图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量随时间变化的图像,则( )
A. 时刻线圈处于中性面位置
B. 时刻,穿过线圈的磁通变化率为零,感应电动势为零
C. 时刻电流表示数为,时刻电流表的示数最大
D. 、时刻电流方向发生改变,线圈转动一周,电流方向改变两次
5.如图所示,竖直放置的平行板电容器板接电源正极,板接电源负极,在电容器中加一与电场方向垂直的、垂直纸面向里的匀强磁场。一批带正电的微粒从板中点小孔射入,射入的速度大小和方向各不相同,考虑微粒所受重力,微粒在平行板、间运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 微粒的机械能一定减少
B. 微粒的动能一定不变
C. 所有微粒的速度方向一定发生改变
D. 微粒不可能做匀速圆周运动
6.如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形区域内,点是边的中点。一个带正电的粒子仅在洛伦兹力的作用下,从点沿纸面以垂直于边的速度射入正方形内,经过时间刚好从点射出磁场。现设法使该带电粒子从点沿纸面以与成角的方向,以大小不同的速率射入正方形内,粒子重力不计。下列说法中正确的是( )
A. 若该带电粒子从边射出,它经历的时间可能为
B. 若该带电粒子从边射出,它经历的时间可能为
C. 若该带电粒子从边射出,它经历的时间为
D. 若该带电粒子从边射出,它经历的时间可能为
二、多选题:本大题共4小题,共20分。
7.如图所示,两个小灯泡规格相同,是自感系数很大,内阻可以忽略的线圈。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关瞬间,、瞬间变亮
B. 闭合开关瞬间,缓慢变亮,瞬间变亮
C. 闭合开关,待电路稳定后再断开开关瞬间,闪亮一下再缓慢熄灭
D. 闭合开关,待电路稳定后再断开开关瞬间,流过灯泡的电流方向反向
8.如图甲所示,轻质细线吊着一质量为、边长为、匝数的正方形线圈,其总电阻为。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 线圈中产生的感应电流的方向为逆时针
B. 线圈中产生的感应电流的大小为
C. 内线圈产生的焦耳热为
D. 时轻质细线的拉力大小为
9.如图所示,磁控管内局部区域分布有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。一电子从点由静止释放,沿图中轨迹依次经过、两点,且点离水平虚线最远。已知磁感应强度为,电场强度为,电子质量为、电荷量为,电子重力不计,则( )
A. 电子在点的速率为 B. 点离虚线的距离为
C. 电子从到点的时间为 D. 、两点的距离为
10.如图所示的理想变压器,其原、副线圈匝数比,、间接入电压有效值不变的交变电流。定值电阻、、的阻值分别为,,,滑动变阻器的最大值为,电压表电流表均为理想电表,电压表、电压表、电流表的示数分别为、、,示数变化量的绝对值分别为、,。将滑动变阻器的滑片从最左端移动至最右端过程中,下列说法中正确的是( )
A. 电压表的示数将先增大后减小
B. 电压表的示数将先减小后增大
C.
D. 副线圈所在闭合回路中的总电阻将先减小后增大
三、实验题:本大题共1小题,共10分。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,用到了如图所示的实验仪器。
请将图所示电路中所缺的导线补接完整__________;
实验前,先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后,灵敏电流计的指针在表盘中央,在原线圈插入副线圈后,将开关闭合,此时灵敏电流计的指针向左偏转,接着进行下列实验:
在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则灵敏电流计的指针__________选填“向左”“向右”或“不”偏转;
在原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则灵敏电流计的指针__________选填“向左”“向右”或“不”偏转;
将原线圈从副线圈中迅速拔出时,灵敏电流计的指针将__________选填“向左”“向右”或“不”偏转;
原线圈插入副线圈后,闭合开关,将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端,第一次快拉,第二次较慢拉,两种情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是__________选填“”“”或“”。
四、计算题:本大题共4小题,共46分。
12.如图所示,两平行金属导轨间的距离,金属导轨所在的平面与水平面夹角,金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源.现把一个质量的导体棒放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直、且接触良好为使导体棒能静止在导轨上,可在导轨所在平面内,加一个垂直导轨平面向上的匀强磁场。导轨电阻不计,导体棒接入电路的电阻已知,,取。求:
当磁感应强度多大时,导体棒与导轨间的摩擦力为零;
若磁感应强度大小在满足的情况下保持不变,方向变为竖直向上,导体棒恰好不下滑,求导体棒与导轨间的动摩擦因数。计算结果保留一位小数
13.如图所示,一小型发电机内有匝矩形线圈,矩形面积,线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在的匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动,发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路,取。
求线圈转动时产生感应电动势的最大值
从线圈平面在中性面位置开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式
求从线圈平面在中性面位置开始,线圈转过角的过程中通过电阻的电荷量。
14.如图所示,空间存在范围足够大的、相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度方向水平向右,磁感应强度方向垂直纸面向里。建立竖直平面内的直角坐标系,轴与电场平行。一电荷量为、质量的微粒从坐标原点出发以与轴正方向的夹角为的初速度进入复合场中,恰好做直线运动,当微粒运动到坐标值为的点时,电场方向突然变为竖直向上强弱不变,粒子继续运动一段时间后,正好垂直击中轴上的某点。仅考虑微粒在第一象限内的运动情况,重力加速度为。求:
电场强度的大小
磁感应强度的大小
粒子在复合场中的运动时间。
15.某工程团队为深海探测浮标设计了应急能量回收模块,简化模型如图所示:足够长的平行金属双导轨、固定在海底水平基座上,导轨间距为,整个装置处于垂直导轨平面向下且磁感应强度为的匀强磁场中,导轨左端与一阻值为的定值电阻相连。质量为、有效电阻为、长度为的导体棒与导轨垂直放置并始终良好接触,始终平行于导轨的绝缘细轻绳一端连于棒的中点,另一端跨过定滑轮,与一个体积不计、质量为的配重块相连。初始时、均静止,细绳紧绷,不计一切摩擦、海水的作用力及导轨电阻,已知重力加速度为。
释放配重块后,系统开始运动,最终导体棒匀速运动,求此时的速度
从释放到导体棒匀速的过程中,若下落高度为,求定值电阻上产生的焦耳热
若释放后,经时间配重块从细绳上脱落,导体棒在导轨上滑行的总距离为,求脱落时的速度。
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答案和解析
1.【答案】
【解析】A.家用电视遥控器是靠红外线实现对电视的控制,故A错误;
B.无线充电的原理是基座内线圈电流变化,产生变化的磁场,导致被充电设备内部线圈的磁通量发生改变,线圈产生感应电流,原理是互感,故B正确;
C.电磁波的传播不需要介质,可在真空中以光速传播,故C错误;
D.电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料,不会产生涡流,故D错误。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了电流的形成、右手螺旋定则、左手定则等基础知识,要掌握两种定则的使用方法、条件,熟练应用其解决问题,注意左手定则与右手定则的区别。
【解答】
从上向下看,带负电荷的圆盘顺时针旋转,形成的等效电流沿逆时针方向,所产生的磁场方向竖直向上,由左手定则可判断通电导线所受安培力的方向垂直纸面向里,项正确,ABD错误。
3.【答案】
【解析】A.粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,则由左手定则可得,粒子都带正电,故A错误;
D.两个粒子进入磁场时速度指向圆心且水平,则出磁场时速度反向延长线过圆心,轨迹圆半径与速度方向垂直,则可作图得到圆心分别为、,
如图设磁场圆半径为,则由几何关系可得,两轨迹圆半径分别为
则粒子、在磁场中运动轨迹的半径之比为
故D错误;
粒子在磁场中做圆周运动有
化简得
由于速度相同,相同磁场,则可知比荷之比等于轨迹半径的反比,即 ,两粒子在磁场中运动时间分别为
综合可得
故B错误,C正确。
故选C。
4.【答案】
【解析】【分析】
在中性面位置穿过线圈的磁通量最大;交流电流表测量的是交流电的有效值;电流表测量的是电流的有效值,整个过程中电流值不变;电流的方向在中性面处发生改变,一个周期变化两次。
【解答】
A、由图乙可知,在时刻穿过线圈的磁通量为,所示在时刻线圈处于与中性面垂直的位置,故A错误;
B、时刻,穿过线圈的磁通量最大,磁通变化率为零,感应电动势为零,故B正确;
C、交流电流表测量的是交流电的有效值,所以在时刻和时刻电流表的示数相同,都是有效值,故C错误;
D、、时刻电流方向发生改变,线圈转动一周,电流方向改变两次,故D错误。
5.【答案】
【解析】A.微粒带正电,电荷向右偏转,则电场力做正功,则物体的机械能增加,故A错误;
B.如果电荷向下偏转,则电场力做正功,重力做正功,根据动能定理可以知道,物体的动能增加,故B错误;
C.根据题意可以知道正电荷若初速度方向沿右上方,则洛伦兹力的方向沿左上方,如果洛伦兹力在水平方向的分量等于电场力,洛伦兹力在竖直方向的分量等于重力,则微粒做匀速直线运动,速度方向不变,故C错误;
D.如果微粒所受的重力与电场力平衡,则该微粒做匀速圆周运动,而重力方向竖直向下,电场力方向水平向右,故重力不可能平衡电场力,故微粒不可能做匀速圆周运动,故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】由带正电的粒子从点沿纸面以垂直于边的速度射入正方形内,经过时间刚好从点射出磁场可知,该带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是。当粒子沿纸面以与成角的方向射入正方形内时,如图所示,作出从边射出的临界轨迹、从边射出的临界轨迹、从边射出的临界轨迹和从边射出的临界轨迹。由图可知,该带电粒子从边射出经历的时间一定不大于 ;从边射出经历的时间一定不大于 ;从边射出经历的时间一定是 ;从边射出经历的时间一定不大于 。故C正确,ABD错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】、闭合开关瞬间,由于的阻碍作用,缓慢变亮,而瞬间变亮,故A错误,B正确;
、闭合开关,待电路稳定后,通过的电流大于通过的电流,再断开开关瞬间,线圈阻碍电流的减小,此时相当于电源,、、、电阻形成闭合回路,回路中电流从开始减小,故闪亮一下再缓慢熄灭,故C正确,D错误。
故选BC。
8.【答案】
【解析】A.由题图乙可知,穿过线圈的磁感应强度随时间均匀变化,则穿过线圈的磁通量在增大,由楞次定律可知,线圈中产生的感应电流的方向为逆时针,A正确;
B.由电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得线圈中的电流为
B错误;
C.由焦耳定律可得,在内线圈产生的焦耳热为
C错误;
D.由题图乙可得
则 时可得
线圈受到的安培力大小为
方向竖直向上。由力的平衡条件可得
轻质细线的拉力大小为
D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】A.给点的电子一个水平向左的速度,同时也给它一个水平向右的速度,此时由产生的洛伦兹力,刚好与电场力抵消,于是电子的运动可以看成是由引起的向左的匀速直线运动和引起的一开始向左的逆时针的匀速圆周运动的合运动
由牛顿第二定律:,解得,
电子运动到点时,做匀速圆周运动的分运动恰好在最低点,此时该分速度方向水平向左,则电子在点的速率为两个水平分速度和的速率之和,即,故A错误;
B.引起的一开始向左的逆时针的匀速圆周运动,电子在点的速度方向水平向右,到达速度方向水平向左,由几何关系可知两者之间的距离为,即点离虚线的距离为,故B正确;
C.电子从到,水平方向做了半个圆周运动,电子做匀速圆周运动的周期,所以时间,故C错误;
D.电子由运动到恰好为个周期,则、两点的距离,故D正确。
10.【答案】
【解析】D.根据串联和并联的知识,设滑动变阻器滑片左边的电阻为 ,右边的电阻为 ,
则副线圈所在回路的总电阻 整理可得
根据数学知识可得 时, 取最大值,且 从 减小到的过程中, 先增大后减小,可知副线圈所在闭合回路中的总电阻将先增大后减小,故D错误;
设副线圈所在回路的总电阻为 ,根据电压关系
其中 满足 , 满足
电流关系 联立可得
副线圈所在闭合回路中的总电阻将先增大后减小,可知原线圈电流先减小后增大,可知电压表的示数 将先增大后减小;电压表的示数也是将先增大后减小,故A正确,B错误;
C.根据 可知
根据 , 可得
可得 ,故C正确。故选AC。
11.【答案】
不 ; 向左; 向右 ; 大于
【解析】连接完整的电路图如下图所示
在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则穿过副线圈的磁通量不变,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不偏转。
在闭合开关时,原线圈中的电流增大,则穿过副线圈的磁通量增大,观察到灵敏电流计的指针向左偏转。如果将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则原线圈中的电流增大,穿过副线圈的磁通量增大,所以灵敏电流计的指针应该向左偏转。
将原线圈从副线圈中迅速拔出时,穿过副线圈的磁通量快速减小,则灵敏电流计的指针应该向右偏转。
第一次快拉,用的时间短,磁通量变化快,所以这种情况下产生感应电动势的大小 大于第二次慢拉产生感应电动势的大小 。
12.【答案】解:当安培力等于重力沿导轨所在平面方向的分力时摩擦力恰好为零。
,
,
由式得:;
磁场变为竖直向上后,由平衡条件得
,
,
由式代入的值得: 。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
13.【答案】; ;
【解析】解析 线圈中感应电动势的最大值为
从中性面开始计时,线圈的瞬时值表达式为
平均感应电动势
平均电流
转过角过程中的电荷量为
代入数据解得
14.【答案】解:微粒从到,三力平衡,重力与电场力大小相等,
得: 。
电场变为向上后,电场力与重力等大反向,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得,
其中轨迹半径,
得:, 。
微粒直线运动时间:,
圆周运动时间:,
故总时间:。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解:棒稳定时,受重力、支持力、拉力和向左的安培力,棒运动时产生的感应电动势为
感应电流为
受到的安培力为
对分析
又
联立解得
对整个系统,根据能的转化和守恒得
定值电阻上产生的热量
联立解得
从释放棒到从细绳上脱落,对和组成的系统根据动量定理:,
式中
从脱落到最终停下来,对棒有,
式中,
联立可得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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