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期末学业水平检测卷2021-2022学年物理选择性必修第二册人教版2019（Word含解析）
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册全册综合课后复习题，共17页。试卷主要包含了考试范围等内容，欢迎下载使用。
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
3.考试范围:第一章~第五章。
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一项符合题目要求,第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.(2021四川南充高级中学高二下期中)下列有关电磁波的说法,正确的是 ( )
A.夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B.通信中广泛应用的无线电波是电磁波谱中波长最短的
C.手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的
D.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
2.(2021湖北天门高二期末联考)如图所示为实验室所用的某种灵敏天平,安装在天平臂一端(图中的右端)的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间,该装置有利于振动的天平臂迅速稳定下来。现因物体放置在托盘上引起天平臂的摆动而带动金属片上下运动,则以下说法正确的是 ( )
A.当金属片上下运动时,由于穿过金属片的磁通量没有发生变化,因此金属片中没有感应电流
B.当金属片上下运动时,金属片中会产生逆时针方向的涡流
C.当金属片向上运动时,金属片受到向下的磁场力
D.由于金属片在上下运动,受到的磁场力总是阻碍金属片的运动,使其机械能转化为内能,导致物体质量测量值偏小
3.(2021河北衡水二中月考)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处自由下落接近回路时 ( )
A.P、Q将相互远离 B.磁铁的加速度大于g
C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g
4.(2021山东淄博高二下期中)夏天将到,在北半球,当我们抬头观看教室内的电风扇时,发现电风扇正在逆时针转动。金属材质的电风扇示意图如图所示,由于地磁场的存在,下列关于A、O两点的电势及电势差的说法,正确的是 ( )
A.A点电势比O点电势高
B.A点电势比O点电势低
C.A点电势和O点电势相等
D.扇叶长度越短,UAO的电势差数值越大
5.(2021江西南昌高二上期末)如图所示,虚线框内是磁感应强度为B的匀强磁场,导线框的四条边的电阻均为r,长均为L,线框平面与磁场方向垂直。当导线框以恒定速度v水平向右运动,ab边进入磁场时,ab两端的电势差为U,则 ( )
A.U=14BLv B.U=13BLv
C.U=12BLv D.U=34BLv
6.(2021山东潍坊高三上入学调研)如图所示,在圆形区域内,有垂直于纸面方向的匀强磁场,一束质量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率,沿着相同的方向,对准圆心O射入匀强磁场,又都从该磁场中射出,这些粒子在磁场中的运动时间有的较长,有的较短,若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用,则在磁场中运动时间越长的带电粒子 ( )
A.速率一定越小
B.速率一定越大
C.在磁场中通过的路程越长
D.在磁场中的周期一定越大
7.(2021山东泰安肥城高二下期中)如图,理想变压器原线圈输入电压U=Um sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是 ( )
A.滑片P向上滑动时,U2变小、I1变小、R两端的电压变大
B.滑片P向上滑动时,U2变小、I1变大、R两端的电压变小
C.滑片P向下滑动时,U1不变、I1变小、R两端的电压变大
D.滑片P向下滑动时,U2不变、I1变大、R两端的电压变小
8.(2021浙江柯桥中学高三月考)在实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,并测出M、N间的电压U,则下列说法正确的是 ( )
A.正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的
B.容器内液体的流速为v=UBd
C.河水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D.污水流量为Q=πUd2B
9.(2021北京43中高三上开学考试)在图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是 ( )
A.E和B都沿y轴的负方向
B.E和B都沿x轴的正方向
C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向
D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向
10.(2021四川乐山十校高二下期中联考)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1,原线圈接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R0为定值电阻,RT为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,下列说法正确的是 ( )
A.图乙中电压的有效值为1102 V
B.RT处出现火警时电压表的示数变大
C.RT处出现火警时电流表示数减小
D.RT处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大
11.(2021广东佛山顺德高二下期中)如图所示,交流发电机线圈的面积为0.05 m2,共100匝。该线圈在磁感应强度为1π T的匀强磁场中,以10π rad/s的角速度匀速转动,电阻R1和R2的阻值均为50 Ω,线圈的内阻忽略不计,若从图示位置开始计时,则 ( )
A.线圈中的电动势为e=50 sin (10πt) V
B.电流表的示数为2 A
C.电压表的示数为502 V
D.R1上消耗的电功率为25 W
12.(2021湖南邵阳邵东创新实验学校高二上期末)如图所示,两根间距为L的光滑金属导轨,平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨的下端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上,质量为m、导轨间电阻为r的金属棒ab在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下由静止沿导轨上滑。下列说法正确的是 ( )
A.金属棒ab将会沿金属导轨做匀加速运动
B.金属棒ab最终将沿金属导轨做匀速运动
C.金属棒ab的最大速度为(F-mgsinθ)(R+r)B2L2
D.恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能
二、非选择题(本题共5小题,共52分)
13.(6分)(2021福建三明三地三校高二下月考)图甲、乙和丙所示为演示实验实物图。在电路连接正确的情况下,回答下列问题。
甲
乙
丙
(1)图甲中,将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时,灵敏电流计指针偏转方向 (填“相同”或“相反”)。
(2)图乙中,导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时,灵敏电流计指针偏转大小 (填“相同”或“不同”)。
(3)图丙中,下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是 。(填选项前的字母)
A.闭合开关的瞬间
B.保持开关闭合,快速移动滑动变阻器的滑片
C.保持开关断开,快速移动滑动变阻器的滑片
14.(10分)(2021河北唐山一中高二月考)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系,部分电路如图所示。
(1)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA,则此时热敏电阻的阻值为 kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示;
(2)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ,由图(a)求得,此时室温为 ℃(保留3位有效数字);
(3)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图(b)所示。图中,E为直流电源(电动势为10 V,内阻可忽略);当温度升高时热敏电阻的电压将 (填“升高”或“降低”),当图中的输出电压达到或超过6.0 V时,便触发报警器(图中未画出)报警,则图中 (填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,若要求开始报警时环境温度为50 ℃,另一定值电阻的阻值应为 kΩ(保留2位有效数字)。
15.(10分)(2021甘肃白银靖远第四中学高二下期中)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1 m,导轨两端各接一个电阻,其阻值R1=R2=1 Ω,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度B=1 T。现有一质量为m=0.2 kg、电阻为1 Ω的金属棒用绝缘细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5 kg的物体相连,细绳与导轨平面平行。将金属棒与M由静止释放,棒沿导轨运动了6 m后开始做匀速运动。运动过程中,棒与导轨始终保持垂直且接触良好,图示中细绳与R2不接触。(g=10 m/s2)求:
(1)金属棒匀速运动时的速度;
(2)金属棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R1上产生的焦耳热。
16.(12分)(2021广西靖西第二中学高二下期中)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=2π T。用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V、11 kW”的电动机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器,电路如图所示,求:
(1)发电机输出电压的有效值;
(2)变压器原、副线圈的匝数比;
(3)交流电流表的示数。
17.(14分)(2021广东惠州高三上学期第一次调研测试)如图所示xOy坐标系,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示。现有一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场。已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力)求:
(1)O点到Q点的距离;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的位置到O点的距离。
答案全解全析
期末学业水平检测
1.C
2.C
3.D
4.A
5.D
6.A
7.D
8.B
9.BC
10.AD
11.BD
12.BC
1.C 在各种电磁波中热效应最强的是红外线,A错误;通信中的无线电波是电磁波谱中波长较长的波,B错误;声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后,才向外发射,故手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的,C正确;电磁波谱中比X射线波长短的γ射线,更难发生衍射,D错误。
2.C 当金属片上下运动,由于穿过金属片的磁通量发生变化,因此金属片中产生感应电流,A错误;当金属片上下运动时,金属片中会产生方向变化的涡流,涡流的方向与金属片的运动方向有关,B错误;当金属片向上运动时,根据“来拒去留”原则,金属片受到向下的磁场力,C正确;当天平静止时,不受磁场力作用,不会导致物体质量测量值偏小,D错误。
3.D 当条形磁铁从高处自由下落接近回路时,回路中的磁通量增大,根据楞次定律可知回路中将产生感应电流阻碍磁通量的增大,所以回路的面积将减小,即P、Q将相互靠近,故A错误;回路中产生感应电流的磁场将阻碍磁铁的靠近,所以磁铁会受到向上的作用力,其加速度将小于g,故D正确,B、C错误。
4.A 因北半球地磁场竖直方向分量竖直向下,电风扇逆时针方向转动,切割磁感线产生感应电动势,根据右手定则知,感应电流方向从O到A,则A点相当于电源的正极,O点相当于电源的负极,所以A点的电势高于O点的电势,故A正确,B、C错误;转动切割的电动势为E=Blv=12Bl2ω,则知转速一定,扇叶长度越短,电势差越小,故D错误。
5.D ab边进入磁场时产生的感应电动势为E=BLv,ab切割磁感线相当于电源,根据串联电路中电压的分配原则,ab两端的电势差为U=34E=34BLv,故选项D正确。
6.A 如图所示为粒子运动轨迹,因为是一束质量和电荷量都相等的带电粒子,以不同速度向圆心方向射入磁场,则粒子射出磁场时的方向必定背向圆心方向。由T=2πmBq,可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同。而在磁场中的运动时间t=θ2πT,则在磁场中运动时间越长的带电粒子,运动轨迹的圆心角越大,运动轨迹的半径越小,由r=mvBq可知速率越小,故A正确,B错误;通过的路程即圆弧的长度l=rθ,由此可知,圆弧长度只与半径和圆心角有关,故C错误;由周期公式T=2πmBq可得周期只与粒子本身和磁感应强度有关,与时间或速度无关,故D错误。
7.D 变压器输入电压和原副线圈匝数不变,则变压器副线圈两端电压不变,即U2不变,滑片P向上滑动过程中,R变大,则副线圈电流较小,则根据I1I2=n2n1可知,原线圈电流I1变小,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,R变小,则副线圈电流变大,R0两端的电压变大,U2不变,所以R两端的电压变小;根据I1I2=n2n1可知,原线圈电流I1变大,选项C错误,D正确。
8.B 带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用,根据左手定则可知,正粒子受到的洛伦兹力向下,负粒子受到洛伦兹力向上,故A错误;当达到平衡时有Udq=qvB,解得v=UBd,选项B正确;不带电的液体在磁场中不受力,M、N两点没有电势差,无法计算流速,故C错误;污水流量为Q=vS=14πd2·UBd=πUd4B,选项D错误。
9.BC 若E和B都沿y轴的负方向,则电场力沿y轴负方向,由左手定则知洛伦兹力沿z轴正方向,所以不可能平衡,质子不能沿直线运动,故A错误;E、B都沿x轴正方向时,电场力沿x轴正方向,小球不受洛伦兹力,质子能沿直线运动,所以B正确;E沿y轴正方向,电场力沿y轴正方向;B沿z轴负方向,则洛伦兹力沿y轴负方向,则当电场力等于洛伦兹力时,质子沿直线运动,选项C正确;E沿z轴正方向,则电场力沿z轴正方向;B沿y轴负方向,则洛伦兹力沿z轴正方向,不可能平衡,质子不能沿直线运动,所以D错误。
10.AD 如果乙图中电压的波形为标准的正弦时,电压的有效值为峰值的12,设将此电流加在阻值为R的电阻上,电压最大值为Um,此时有Um22RT2=U有2RT,即有U有=1102 V,故A正确;出现火警时,RT阻值减小,路端电压不变,即电压表示数不变,通过的电流增大,电流表的示数随之增大,根据P=I2R可知电阻R0消耗的电功率增大,故B、C错误,D正确。
11.BD 从图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值为e=50 cos (10πt) V,故A错误;R1和R2的并联电阻为25 Ω,电路中的电流I=UR并=25225 A=2 A,所以电流表示数为2 A,故B正确;线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=nBSω=100×1π×0.05×10π V=50 V,电压的有效值为U=Em2=252 V,故C错误;R1上消耗的电功率为P=I2R=222×50 W=25 W,故D正确。
12.BC 根据楞次定律可知金属棒向上运动过程中穿过回路abR的磁通量增大,要阻碍其增大,就存在一个沿斜面向下的安培力,所以金属棒ab在运动过程中受到竖直向下的重力、沿斜面向上的拉力F以及沿斜面向下的安培力FA,随着速度增大,安培力也增大,当三力合力为零时,金属棒做匀速直线运动,此后速度不再变化,A错误,B正确;金属棒匀速运动时的速度为最大速度,此时有:FA+mg sin θ=F,而FA=BIL=BBLvR+rL,联立解得v=(F-mgsinθ)(R+r)B2L2,C正确;根据能量守恒定律可知恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能与系统产生的焦耳热之和,D错误。
13.答案 (1)相反(2分)
(2)不同(2分)
(3)AB(2分)
解析 (1)将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时,线圈中原磁场方向相同,拔出和插入时磁通量变化正好相反,根据楞次定律可知,产生感应电流方向相反;
(2)根据E=BLv可知,导体棒速度不同则产生的感应电动势不同,产生的感应电流不同,则灵敏电流计指针偏转大小不同。
(3)闭合开关的瞬间,电流从无到有,产生磁场从无到有,则B中磁通量发生变化,故有电流产生,故A正确;保持开关闭合,快速移动滑动变阻器的滑片,电流发生变化,产生磁场变化,则B中磁通量发生变化,故有电流产生,故B正确;保持开关断开,不论怎么移动滑片,A中无电流,则无磁场产生,故B中无电流产生,故C错误。所以A、B正确,C错误。
14.答案 (1)1.8(2分)
(2)25.5(2分)
(3)降低(2分)
(4)R1(2分) 1.2(2分)
解析 (1)根据欧姆定律得R=UI=1.8 kΩ;
(2)由图(a)可知,热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时温度为25.5 ℃;
(3)由图(a)可知,当温度升高时,热敏电阻阻值减小,其电压降低;如果R2为热敏电阻,温度越高,电阻阻值越小,其电压越小,越不会报警,所以图中R1为热敏电阻。由图可知,50 ℃时热敏电阻R1为800 Ω,根据串联电路的电压分配规律得R2=U2U1R1=610-6×800 Ω=1.2 kΩ。
15.答案 (1)6 m/s (2)1.9 J
解析 (1)电路总电阻:
R=r+R1R2R1+R2=1 Ω+1×11+1 Ω=1.5 Ω(1分)
金属棒受到的安培力:F=BIL=B2L2vR (1分)
金属棒做匀速运动,处于平衡状态,由平衡条件得:
Mg=mg sin θ+B2L2vR (2分)
解得:v=6 m/s; (1分)
(2)对整个系统,由能量守恒有:
Mgs=mgs·sin θ+Q+12(M+m)v2 (2分)
由Q=I2Rt可知,Qr=4Q1=4Q2 (1分)
Q=Qr+Q1+Q2 (1分)
解得:Q1=1.9 J(1分)
16.答案 (1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
解析 (1)线圈转动的角速度
ω=2πf=100π rad/s(2分)
线圈转动产生的感应电动势最大值为Em=NBSω=220×2π×0.05×100π V=1 1002 V(2分)
由于线圈内阻不计,则输出电压就等于感应电动势,故输出电压的有效值为
U1=Em2=1 100 V(2分)
(2)由于电动机的额定电压为220 V,因此变压器原、副线圈的匝数比为
n1n2=U1U2=1 100V220V=51 (2分)
(3)根据输入功率等于输出功率得:
P入=P出=11×103 W×2=2.2×104 W(2分)
再根据P入=U1I1
解得I1=20 A(2分)
17.答案 (1)2d (2)mv02qd (3)(62+2)d
解析 (1)设Q点的纵坐标为h,粒子到达Q点时的水平分速度为vx,粒子从P到Q受到恒定的电场力与初速度方向垂直,则粒子在电场中做类平抛运动,则由类平抛运动的规律可知竖直方向做匀速直线运动
h=v0t1 (1分)
水平方向做匀加速直线运动的平均速度
v=0+vx2 (1分)
则d=vxt12 (1分)
根据速度的矢量合成得
tan 45°=vxv0 (1分)
解得h=2d (1分)
(2)粒子运动轨迹如图所示,由几何知识可得,粒子在磁场中的运动半径R=22d (2分)
由牛顿第二定律得qvB=mv2R (1分)
解得R=mvqB (1分)
由(1)可知v=v0cos45°=2v0 (1分)
联立解得B=mv02qd (1分)
(3)由运动轨迹图可知带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴位置到O点的距离
x=3R+R cos 45° (2分)
解得x=(62+2)d (1分)
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
3.考试范围:第一章~第五章。
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一项符合题目要求,第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.(2021四川南充高级中学高二下期中)下列有关电磁波的说法,正确的是 ( )
A.夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B.通信中广泛应用的无线电波是电磁波谱中波长最短的
C.手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的
D.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
2.(2021湖北天门高二期末联考)如图所示为实验室所用的某种灵敏天平,安装在天平臂一端(图中的右端)的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间,该装置有利于振动的天平臂迅速稳定下来。现因物体放置在托盘上引起天平臂的摆动而带动金属片上下运动,则以下说法正确的是 ( )
A.当金属片上下运动时,由于穿过金属片的磁通量没有发生变化,因此金属片中没有感应电流
B.当金属片上下运动时,金属片中会产生逆时针方向的涡流
C.当金属片向上运动时,金属片受到向下的磁场力
D.由于金属片在上下运动,受到的磁场力总是阻碍金属片的运动,使其机械能转化为内能,导致物体质量测量值偏小
3.(2021河北衡水二中月考)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处自由下落接近回路时 ( )
A.P、Q将相互远离 B.磁铁的加速度大于g
C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g
4.(2021山东淄博高二下期中)夏天将到,在北半球,当我们抬头观看教室内的电风扇时,发现电风扇正在逆时针转动。金属材质的电风扇示意图如图所示,由于地磁场的存在,下列关于A、O两点的电势及电势差的说法,正确的是 ( )
A.A点电势比O点电势高
B.A点电势比O点电势低
C.A点电势和O点电势相等
D.扇叶长度越短,UAO的电势差数值越大
5.(2021江西南昌高二上期末)如图所示,虚线框内是磁感应强度为B的匀强磁场,导线框的四条边的电阻均为r,长均为L,线框平面与磁场方向垂直。当导线框以恒定速度v水平向右运动,ab边进入磁场时,ab两端的电势差为U,则 ( )
A.U=14BLv B.U=13BLv
C.U=12BLv D.U=34BLv
6.(2021山东潍坊高三上入学调研)如图所示,在圆形区域内,有垂直于纸面方向的匀强磁场,一束质量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率,沿着相同的方向,对准圆心O射入匀强磁场,又都从该磁场中射出,这些粒子在磁场中的运动时间有的较长,有的较短,若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用,则在磁场中运动时间越长的带电粒子 ( )
A.速率一定越小
B.速率一定越大
C.在磁场中通过的路程越长
D.在磁场中的周期一定越大
7.(2021山东泰安肥城高二下期中)如图,理想变压器原线圈输入电压U=Um sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是 ( )
A.滑片P向上滑动时,U2变小、I1变小、R两端的电压变大
B.滑片P向上滑动时,U2变小、I1变大、R两端的电压变小
C.滑片P向下滑动时,U1不变、I1变小、R两端的电压变大
D.滑片P向下滑动时,U2不变、I1变大、R两端的电压变小
8.(2021浙江柯桥中学高三月考)在实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,并测出M、N间的电压U,则下列说法正确的是 ( )
A.正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的
B.容器内液体的流速为v=UBd
C.河水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D.污水流量为Q=πUd2B
9.(2021北京43中高三上开学考试)在图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是 ( )
A.E和B都沿y轴的负方向
B.E和B都沿x轴的正方向
C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向
D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向
10.(2021四川乐山十校高二下期中联考)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1,原线圈接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R0为定值电阻,RT为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,下列说法正确的是 ( )
A.图乙中电压的有效值为1102 V
B.RT处出现火警时电压表的示数变大
C.RT处出现火警时电流表示数减小
D.RT处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大
11.(2021广东佛山顺德高二下期中)如图所示,交流发电机线圈的面积为0.05 m2,共100匝。该线圈在磁感应强度为1π T的匀强磁场中,以10π rad/s的角速度匀速转动,电阻R1和R2的阻值均为50 Ω,线圈的内阻忽略不计,若从图示位置开始计时,则 ( )
A.线圈中的电动势为e=50 sin (10πt) V
B.电流表的示数为2 A
C.电压表的示数为502 V
D.R1上消耗的电功率为25 W
12.(2021湖南邵阳邵东创新实验学校高二上期末)如图所示,两根间距为L的光滑金属导轨,平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨的下端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上,质量为m、导轨间电阻为r的金属棒ab在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下由静止沿导轨上滑。下列说法正确的是 ( )
A.金属棒ab将会沿金属导轨做匀加速运动
B.金属棒ab最终将沿金属导轨做匀速运动
C.金属棒ab的最大速度为(F-mgsinθ)(R+r)B2L2
D.恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能
二、非选择题(本题共5小题,共52分)
13.(6分)(2021福建三明三地三校高二下月考)图甲、乙和丙所示为演示实验实物图。在电路连接正确的情况下,回答下列问题。
甲
乙
丙
(1)图甲中,将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时,灵敏电流计指针偏转方向 (填“相同”或“相反”)。
(2)图乙中,导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时,灵敏电流计指针偏转大小 (填“相同”或“不同”)。
(3)图丙中,下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是 。(填选项前的字母)
A.闭合开关的瞬间
B.保持开关闭合,快速移动滑动变阻器的滑片
C.保持开关断开,快速移动滑动变阻器的滑片
14.(10分)(2021河北唐山一中高二月考)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系,部分电路如图所示。
(1)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA,则此时热敏电阻的阻值为 kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示;
(2)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ,由图(a)求得,此时室温为 ℃(保留3位有效数字);
(3)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图(b)所示。图中,E为直流电源(电动势为10 V,内阻可忽略);当温度升高时热敏电阻的电压将 (填“升高”或“降低”),当图中的输出电压达到或超过6.0 V时,便触发报警器(图中未画出)报警,则图中 (填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,若要求开始报警时环境温度为50 ℃,另一定值电阻的阻值应为 kΩ(保留2位有效数字)。
15.(10分)(2021甘肃白银靖远第四中学高二下期中)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1 m,导轨两端各接一个电阻,其阻值R1=R2=1 Ω,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度B=1 T。现有一质量为m=0.2 kg、电阻为1 Ω的金属棒用绝缘细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5 kg的物体相连,细绳与导轨平面平行。将金属棒与M由静止释放,棒沿导轨运动了6 m后开始做匀速运动。运动过程中,棒与导轨始终保持垂直且接触良好,图示中细绳与R2不接触。(g=10 m/s2)求:
(1)金属棒匀速运动时的速度;
(2)金属棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R1上产生的焦耳热。
16.(12分)(2021广西靖西第二中学高二下期中)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=2π T。用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V、11 kW”的电动机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器,电路如图所示,求:
(1)发电机输出电压的有效值;
(2)变压器原、副线圈的匝数比;
(3)交流电流表的示数。
17.(14分)(2021广东惠州高三上学期第一次调研测试)如图所示xOy坐标系,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示。现有一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场。已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力)求:
(1)O点到Q点的距离;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的位置到O点的距离。
答案全解全析
期末学业水平检测
1.C
2.C
3.D
4.A
5.D
6.A
7.D
8.B
9.BC
10.AD
11.BD
12.BC
1.C 在各种电磁波中热效应最强的是红外线,A错误;通信中的无线电波是电磁波谱中波长较长的波,B错误;声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后,才向外发射,故手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的,C正确;电磁波谱中比X射线波长短的γ射线,更难发生衍射,D错误。
2.C 当金属片上下运动,由于穿过金属片的磁通量发生变化,因此金属片中产生感应电流,A错误;当金属片上下运动时,金属片中会产生方向变化的涡流,涡流的方向与金属片的运动方向有关,B错误;当金属片向上运动时,根据“来拒去留”原则,金属片受到向下的磁场力,C正确;当天平静止时,不受磁场力作用,不会导致物体质量测量值偏小,D错误。
3.D 当条形磁铁从高处自由下落接近回路时,回路中的磁通量增大,根据楞次定律可知回路中将产生感应电流阻碍磁通量的增大,所以回路的面积将减小,即P、Q将相互靠近,故A错误;回路中产生感应电流的磁场将阻碍磁铁的靠近,所以磁铁会受到向上的作用力,其加速度将小于g,故D正确,B、C错误。
4.A 因北半球地磁场竖直方向分量竖直向下,电风扇逆时针方向转动,切割磁感线产生感应电动势,根据右手定则知,感应电流方向从O到A,则A点相当于电源的正极,O点相当于电源的负极,所以A点的电势高于O点的电势,故A正确,B、C错误;转动切割的电动势为E=Blv=12Bl2ω,则知转速一定,扇叶长度越短,电势差越小,故D错误。
5.D ab边进入磁场时产生的感应电动势为E=BLv,ab切割磁感线相当于电源,根据串联电路中电压的分配原则,ab两端的电势差为U=34E=34BLv,故选项D正确。
6.A 如图所示为粒子运动轨迹,因为是一束质量和电荷量都相等的带电粒子,以不同速度向圆心方向射入磁场,则粒子射出磁场时的方向必定背向圆心方向。由T=2πmBq,可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同。而在磁场中的运动时间t=θ2πT,则在磁场中运动时间越长的带电粒子,运动轨迹的圆心角越大,运动轨迹的半径越小,由r=mvBq可知速率越小,故A正确,B错误;通过的路程即圆弧的长度l=rθ,由此可知,圆弧长度只与半径和圆心角有关,故C错误;由周期公式T=2πmBq可得周期只与粒子本身和磁感应强度有关,与时间或速度无关,故D错误。
7.D 变压器输入电压和原副线圈匝数不变,则变压器副线圈两端电压不变,即U2不变,滑片P向上滑动过程中,R变大,则副线圈电流较小,则根据I1I2=n2n1可知,原线圈电流I1变小,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,R变小,则副线圈电流变大,R0两端的电压变大,U2不变,所以R两端的电压变小;根据I1I2=n2n1可知,原线圈电流I1变大,选项C错误,D正确。
8.B 带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用,根据左手定则可知,正粒子受到的洛伦兹力向下,负粒子受到洛伦兹力向上,故A错误;当达到平衡时有Udq=qvB,解得v=UBd,选项B正确;不带电的液体在磁场中不受力,M、N两点没有电势差,无法计算流速,故C错误;污水流量为Q=vS=14πd2·UBd=πUd4B,选项D错误。
9.BC 若E和B都沿y轴的负方向,则电场力沿y轴负方向,由左手定则知洛伦兹力沿z轴正方向,所以不可能平衡,质子不能沿直线运动,故A错误;E、B都沿x轴正方向时,电场力沿x轴正方向,小球不受洛伦兹力,质子能沿直线运动,所以B正确;E沿y轴正方向,电场力沿y轴正方向;B沿z轴负方向,则洛伦兹力沿y轴负方向,则当电场力等于洛伦兹力时,质子沿直线运动,选项C正确;E沿z轴正方向,则电场力沿z轴正方向;B沿y轴负方向,则洛伦兹力沿z轴正方向,不可能平衡,质子不能沿直线运动,所以D错误。
10.AD 如果乙图中电压的波形为标准的正弦时,电压的有效值为峰值的12,设将此电流加在阻值为R的电阻上,电压最大值为Um,此时有Um22RT2=U有2RT,即有U有=1102 V,故A正确;出现火警时,RT阻值减小,路端电压不变,即电压表示数不变,通过的电流增大,电流表的示数随之增大,根据P=I2R可知电阻R0消耗的电功率增大,故B、C错误,D正确。
11.BD 从图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值为e=50 cos (10πt) V,故A错误;R1和R2的并联电阻为25 Ω,电路中的电流I=UR并=25225 A=2 A,所以电流表示数为2 A,故B正确;线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=nBSω=100×1π×0.05×10π V=50 V,电压的有效值为U=Em2=252 V,故C错误;R1上消耗的电功率为P=I2R=222×50 W=25 W,故D正确。
12.BC 根据楞次定律可知金属棒向上运动过程中穿过回路abR的磁通量增大,要阻碍其增大,就存在一个沿斜面向下的安培力,所以金属棒ab在运动过程中受到竖直向下的重力、沿斜面向上的拉力F以及沿斜面向下的安培力FA,随着速度增大,安培力也增大,当三力合力为零时,金属棒做匀速直线运动,此后速度不再变化,A错误,B正确;金属棒匀速运动时的速度为最大速度,此时有:FA+mg sin θ=F,而FA=BIL=BBLvR+rL,联立解得v=(F-mgsinθ)(R+r)B2L2,C正确;根据能量守恒定律可知恒力F做的功等于金属棒ab增加的机械能与系统产生的焦耳热之和,D错误。
13.答案 (1)相反(2分)
(2)不同(2分)
(3)AB(2分)
解析 (1)将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时,线圈中原磁场方向相同,拔出和插入时磁通量变化正好相反,根据楞次定律可知,产生感应电流方向相反;
(2)根据E=BLv可知,导体棒速度不同则产生的感应电动势不同,产生的感应电流不同,则灵敏电流计指针偏转大小不同。
(3)闭合开关的瞬间,电流从无到有,产生磁场从无到有,则B中磁通量发生变化,故有电流产生,故A正确;保持开关闭合,快速移动滑动变阻器的滑片,电流发生变化,产生磁场变化,则B中磁通量发生变化,故有电流产生,故B正确;保持开关断开,不论怎么移动滑片,A中无电流,则无磁场产生,故B中无电流产生,故C错误。所以A、B正确,C错误。
14.答案 (1)1.8(2分)
(2)25.5(2分)
(3)降低(2分)
(4)R1(2分) 1.2(2分)
解析 (1)根据欧姆定律得R=UI=1.8 kΩ;
(2)由图(a)可知,热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时温度为25.5 ℃;
(3)由图(a)可知,当温度升高时,热敏电阻阻值减小,其电压降低;如果R2为热敏电阻,温度越高,电阻阻值越小,其电压越小,越不会报警,所以图中R1为热敏电阻。由图可知,50 ℃时热敏电阻R1为800 Ω,根据串联电路的电压分配规律得R2=U2U1R1=610-6×800 Ω=1.2 kΩ。
15.答案 (1)6 m/s (2)1.9 J
解析 (1)电路总电阻:
R=r+R1R2R1+R2=1 Ω+1×11+1 Ω=1.5 Ω(1分)
金属棒受到的安培力:F=BIL=B2L2vR (1分)
金属棒做匀速运动,处于平衡状态,由平衡条件得:
Mg=mg sin θ+B2L2vR (2分)
解得:v=6 m/s; (1分)
(2)对整个系统,由能量守恒有:
Mgs=mgs·sin θ+Q+12(M+m)v2 (2分)
由Q=I2Rt可知,Qr=4Q1=4Q2 (1分)
Q=Qr+Q1+Q2 (1分)
解得:Q1=1.9 J(1分)
16.答案 (1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
解析 (1)线圈转动的角速度
ω=2πf=100π rad/s(2分)
线圈转动产生的感应电动势最大值为Em=NBSω=220×2π×0.05×100π V=1 1002 V(2分)
由于线圈内阻不计,则输出电压就等于感应电动势,故输出电压的有效值为
U1=Em2=1 100 V(2分)
(2)由于电动机的额定电压为220 V,因此变压器原、副线圈的匝数比为
n1n2=U1U2=1 100V220V=51 (2分)
(3)根据输入功率等于输出功率得:
P入=P出=11×103 W×2=2.2×104 W(2分)
再根据P入=U1I1
解得I1=20 A(2分)
17.答案 (1)2d (2)mv02qd (3)(62+2)d
解析 (1)设Q点的纵坐标为h,粒子到达Q点时的水平分速度为vx,粒子从P到Q受到恒定的电场力与初速度方向垂直,则粒子在电场中做类平抛运动,则由类平抛运动的规律可知竖直方向做匀速直线运动
h=v0t1 (1分)
水平方向做匀加速直线运动的平均速度
v=0+vx2 (1分)
则d=vxt12 (1分)
根据速度的矢量合成得
tan 45°=vxv0 (1分)
解得h=2d (1分)
(2)粒子运动轨迹如图所示,由几何知识可得,粒子在磁场中的运动半径R=22d (2分)
由牛顿第二定律得qvB=mv2R (1分)
解得R=mvqB (1分)
由(1)可知v=v0cos45°=2v0 (1分)
联立解得B=mv02qd (1分)
(3)由运动轨迹图可知带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴位置到O点的距离
x=3R+R cos 45° (2分)
解得x=(62+2)d (1分)
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