人教版（2019）高中物理选择性必修二模块素养检测提升练习（word版含答案）

这是一份人教版（2019）高中物理选择性必修二模块素养检测提升练习（word版含答案），共18页。试卷主要包含了多选题，单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、多选题
1．如图，正方形ABCD区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙两带电粒子以相同的速度从A点沿与AB成30°角的方向垂直射入磁场．甲粒子从B点离开磁场，乙粒子垂直CD边射出磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是
A．甲粒子带正电，乙粒子带负电
B．甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍
C．甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍
D．两粒子在磁场中的运动时间相等
2．质谱仪的结构原理图如图所示，水平极板间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒N内可以产生质子和氚核，它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场．在磁场中运动半周后打到底片P上，不计质子和氚核受到的重力及它们间的相互作用，下列判断正确的是
A．质子和氚核在极板间运动的时间之比为1:3
B．质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1:1
C．质子和氚核在磁场中运动的速率之比为
D．质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为
3．如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻也为R的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度．给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．不计导轨电阻，则下列说法中不正确的是（ ）
A．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左
B．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U=BLv0
C．导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Ep=mv02
D．金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Q=mv02
4．如图所示，在Ⅰ、Ⅲ区域内分布有磁感应强度大小均为、方向相反的匀强磁场，两区域中间为宽为的无磁场区Ⅱ，有一边长为、电阻为的均匀正方形金属线框置于区域Ⅰ，边与磁场边界平行，线框平面与磁场方向垂直，金属线框在水平向右的拉力作用下，以速度向右匀速运动，则（ ）
A．当边刚进入中央无磁场区域Ⅱ时，两点间电压大小为
B．边刚进入磁场区域Ⅲ时，通过边的电流大小为，方向为
C．把金属线框从区域Ⅰ完全拉入区域Ⅲ的过程中，拉力所做的功为
D．在边刚出区域Ⅰ到刚进入区域Ⅲ的过程中，回路中产生的焦耳热为
5．如图所示，由同一种金属条制成的矩形线框abcd固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中，ad＝bc＝L，ab＝dc＝3L，ad、ab、dc边的横截面积均为bc边的两倍，ad边的电阻为R。在t＝0时刻，一接入电路电阻2R的导体棒PQ在水平拉力作用下从ad处由静止开始沿ab、dc向bc边以加速度a0匀加速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从ad处向bc滑动的过程中，线框消耗的电功率最大的时刻为（ ）
A．B．C．D．
二、单选题
6．在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈如图放入磁场中，当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示时，下图中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（规定线圈中感应电流的正方向为如图甲所示）
A．B．
C．D．
7．如图所示，电阻为r=1Ω的矩形线圈与阻值为R=3Ω的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴匀速转动，周期为T，在t=0时刻线圈转动到图示中的中性面位置，当时，感应电动势的瞬时值为，则（ ）
A．在t=0时刻，感应电动势的瞬时值为零，电压表的读数也为零
B．在t=0时刻，电压表的读数为3V
C．若在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将增大
D．若在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数不变
8．如图所示，是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，则该交变电流的周期和电流的有效值分别是（ ）
A．0.2s，5AB．0.2s，5A
C．0.1s，5AD．0.1s，5A
9．如图所示，在垂直纸面向外的匀强磁场的边界上，速度相同的两带电粒子A、B从O点射入磁场中，速度与磁场边界的夹角为，已知A粒子带负电，B粒子带正电，且A、B粒子的质量之比为1：4，带电量之比为1：2，不计粒子重力，下列说法中正确的是（ ）
A．A、B粒子的轨道半径之比为2：1
B．A、B粒子回到边界时，速度大小、方向都相同
C．A、B粒子回到边界时的位置离O点的距离之比为2：1
D．A、B粒子在磁场中运动的时间相同
10．如图所示，折成不同形状的四个导线框质量相等、匝数相同，高度相同，MN边长度相等，将它们用相同的细线悬挂在空中，四个导线框的下边处在同一水平线上，且四个线框的下半部分都处在与线框平面垂直的同一匀强磁场中，磁场的上边界水平（如图中虚线所示），四个导线框中都通有顺时针方向、电流强度相同的电流，均处于平衡状态。若使磁场缓慢变强，细线最不易拉断的是（ ）
A．B．C．D．
三、实验题
11．在“研究电磁感应现象”的实验中，按下图所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和电键 S 串联成另一个闭合电路。
（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺丝管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将_______偏转。（选填“会”、或“不会”）
（2）线圈A放在B中不动时，指针将____________偏转。（选填“会”、或“不会”）
（3）电流表的指针发生偏转的条件是：穿过电流表所在闭合回路的___________发生变化。
四、解答题
12．如图甲所示，两根与水平面成=30°角的足够长的光滑金属导轨平行放置，导轨间距为L，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现将质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b垂直于导轨放置，不可伸长的绝缘细线一端系在金属棒b的中点。另一端N通过轻质小滑轮与质量为M的物体相连，细线与导轨平面平行。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，不计一切摩擦，物体始终未与地而接触，重力加速度g取10m/s2：
(1)若金属棒a固定，M=m，由静止释放b，求释放瞬间金属棒b的加速度大小；
(2)若金属棒固定，L=1m，B=1T，m=0.2kg，R=1Ω，改变物体的质量M，使金属棒b沿斜面向上运动，请推导出金属棒b获得的最大速度v与物体质量M的关系式，并在乙图中画出v—m图像；
(3)若将N端的物体去掉，并对细线的这一端施加竖直向下的恒力F=mg，同时将金属棒a、b由静止释放。从静止释放到棒a恰好开始匀速运动的过程中，棒a的位移大小为x。求这个过程中棒a产生的焦耳热。
13．如图，xy平面内存在着平行于y轴的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为—q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动．当它经过图中虚线上的M 点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个垂直于xy平面的矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点．已知磁场的磁感应强度大小为，不计粒子的重力．试求：（结果用m、v0、q、a表示）
（1）电场强度的大小及方向．
（2）N点的坐标．
（3）矩形磁场的最小面积为多少？
14．如图为实验室筛选带电粒子的装置示意图,竖直金属板MN之间加有电压,M板有一电子源,可不断产生速度可忽略不计的电子,电子电荷量为e,质量为m,N板有一与电子源正对的小孔O.金属板的右侧是一个半径为R的圆筒,可以围绕竖直中心轴逆时针转动,圆筒直径两端的筒壁上有两个正对的小孔O1,O2,电子通过两孔所需要的时间t=0.2 s.现在圆筒内部加竖直向下的磁场,磁感应强度B=.圆筒匀速转动以后,凡是能进入圆筒的电子都能从圆筒中射出来.题中物理量均采用国际单位制.试求:
(1)金属板MN上所加电压U的大小;
(2)圆筒转动的最小角速度;
(3)若要求电子从一个孔进入圆筒后必须从另一个孔射出来,圆筒转动的角速度多大?
15．如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，其所在平面倾角37°，导轨间的距离L=1.0 m，下端连接的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感强度B=1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场．质量m=0.5 kg、电阻的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F=2.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向下滑行，当金属棒滑行9.0m后速度保持不变．求：(sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2)
(1)金属棒匀速运动时的速度大小vm；
(2)当金属棒沿导轨向下滑行的速度时，其加速度的大小a；
(3)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR．
参考答案
1．AC
【详解】
A．根据左手定则可知，甲粒子带正电，乙粒子带负电，选项A正确；
B．设正方形的边长为a，则甲粒子的运动半径为r1=a，甲粒子的运动半径为r2=，甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍，选项B错误；
C．根据，解得，则甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍，选项C正确；
D．甲乙两粒子在磁场中转过的角度均为600，根据，则两粒子在磁场中的运动时间不相等，选项D错误．
2．CD
【分析】
根据题图可知，考查了回旋加速器的原理．根据粒子在回旋加速器在电场和磁场中的运动特点即可求解．
【详解】
A、质子和氚核在极板间运动时，有，则，所以质子和氚核在极板间运动的时间之比为，故A错误；
B、质子和氚核都为半个周期，周期的表达式为，所以质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1:3，故B错误；
C、质子和氚核在磁场中运动的速率由加速电场来决定，则有，得，所以质子和氚核在磁场中运动的速率之比为，故C正确；
D、粒子在磁场中的运动半径，故质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为，D正确．
3．BCD
【详解】
导体棒开始运动的初始时刻，由右手定则判断可知：ab中产生的感应电流方向从a→b，由左手定则判断得知ab棒受到的安培力向左，故A正确．导体棒开始运动的初始时刻，ab棒产生的感应电势为E=BLv0．由于r=R，所以导体棒两端的电压U=E=BLv0．故B错误．由于导体棒运动过程中产生电能，所以导体棒开始运动后速度第一次为零时，根据能量守恒定律得知：系统的弹性势能小于mv02，故C错误．金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热 Q=•mv02=mv02，故D错误．此题选择不正确的选项，故选BCD．
【点睛】
弄清运动过程中能量如何转化，并应用能量转化和守恒定律分析解决问题是此题关键，当然右手定则和安培定则也熟练运用．
4．AC
【解析】
A. 当ab边进入中央无磁场区域Ⅱ时，cd相当于电源，E=BLv，c、d两点间电压U=E=，故A正确；
B. 当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时，ab、cd都切割磁感线，感应电动势为E2=2BLv，通过ab边的电流大小I=，由右手定则可知，方向由a→b，故B错误；
C. 金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中，拉力所做功W=2××s+=，故C正确；
D. 当cd边刚出Ⅰ区域到刚进入Ⅲ区域的过程中，ab边切割磁感线，回路中有感应电流产生，则回路中产生的焦耳热为Q=FAs=s，故D错误．
故选AC.
点睛：金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程可以分成三段研究：第一段ab在Ⅱ区运动，第二段ab在Ⅲ，cd在Ⅰ区运动，第三段cd在Ⅱ区运动．根据欧姆定律、安培力等知识求解．
5．AD
【详解】
设经过时间t，线圈的功率最大，此时电动势为
总电阻为
功率为
联立解得
此时功率最大。
故选AD。
6．B
【解析】
在0-1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1-2s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在2-4s内，根据法拉第电磁感应定律， ．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值．故B正确，ACD错误．故选B．
7．B
【详解】
A．在t=0时刻处于中性面，感应电动势的瞬时值为零，电压表的读数为有效值，不为零，故A错误；
B．根据
得
有效值为
根据串联分压，可知电阻R分到的电压为
电压表测R两端的电压，读数为3V，故B正确；
CD．若在电阻R的两端再并联一只电阻后，外电阻减小，分到的电压减小，故电压表的读数将减小，故CD错误。
故选B。
8．A
【详解】
根据正弦式电流的图象知，周期T=0.2s，电流的最大值为Im=5A，有效值为．
A．0.2s，5A，与结论相符，选项A正确；
B．0.2s，5A，与结论不相符，选项B错误；
C．0.1s，5A，与结论不相符，选项C错误；
D．0.1s，5A，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
9．B
【详解】
A．由洛仑兹力提供向心力，有
得到粒子的轨道半径为
所以A、B粒子的轨道半径之比为
故A错误；
B．据左手定则，A、B粒子的电性相反，偏转方向相反，由于洛仑兹力不做功，所以速度大小不变，根据粒子做圆周运动的对称性，A、B粒子回到边界时的速度方向都是与边界成角斜向右下，故B正确；
C．由几何关系能求得粒子回到边界时到出发点的距离
所以
故C错误；
D．由运动学公式，粒子运动的时间为
所以
故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
据左手定则，四个导线框受的安培力方向均向下。处于磁场中的导体，导体的有效长度越短，根据知导体受的安培力越小；当磁场缓慢变强，安培力缓慢增大，安培力最小的，细线最不易拉断。由图知，选项B中线框的有效长度最短，故B中的细线最不容易被拉断。故选B。
【点晴】
导线在磁场中的有效长度是处于磁场中导线两端点连线在垂直磁场方向上的长度。
11．会 不会 磁通量
【详解】
(1)［1］线圈A中磁场方向向上，插入B线圈，故线圈B中磁通量变大，阻碍变大，故感应电流的磁场方向向下，故电流从右向左流过电流表，故电流表指针会偏转；
(2)［2］线圈A放在B中不动时，则穿过线圈B的磁通量不变，因此不会产生感应电流，指针不动；
(3)［3］穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中会产生感应电流。
12．(1)；(2)见解析所示；(3)
【详解】
(1)设释放瞬间金属棒b的加速度大小为a，对物体有
对金属棒b
解得
(2)当金属棒速度达到最大时，对物体有
对金属棒b有
对电路分析有
解得
v—M图像如下图所示
(3)对两棒受力分析可知，在任一时刻，对a棒
对b棒
解得
即任一时刻两棒的速度、加速度、位移总是大小相等、方向相反，同时达到匀速运动状态，此时的速度最大。设此时a、b棒的速度均为v1，则电路中的总电动势
电路中的总电流
对a棒
解得
从静止释放到a刚开始匀速运动的过程中，a、b的位移大小均为x，产生的焦耳热均为Q，则由功能关系可得
解得
13．(1) ，沿y轴反方向 (2) (3)
【详解】
（1）因为-q向上做类平抛，所以电场方向沿y轴的负方向
粒子从O到M做类平抛运动，设时间为t，则有


得
（2）粒子运动到M点时速度为v，与x方向的夹角为α，则

，即α=300
由题意知，粒子从P点进入磁场，从N点离开磁场，由左手定则知磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外；粒子在磁场中以O′点为圆心做匀速圆周运动，设半径为R，
则由
解得粒子做圆周运动的半径为
由几何关系知，
所以N点的纵坐标为 ，横坐标为
得N点的坐标为(，)
（3）当矩形磁场为图示粗实线矩形时的面积最小，则矩形的两个边长分别是
L1=2R=2a
L2=R+Rsinβ=a
面积为：S= L1 L2=3a2
点睛：该题看出，分清物理过程，不同物理过程应用相应的物理知识；抓住关键字句，分析出关键条件．如该题中粒子从N点沿MN的方向射出，即可分析出速度方向，再利用相关知识来“定圆心，找半径”；此外良好的作图能力及几何分析能力是解决此类问题的关键.
14．(1) (2) rad/s (3) rad/s(n=0,1,2,…)
【详解】
（1）电子通过圆筒时的速度为v，则2R=vt ①
电子通过电场时，根据动能定理得，eU＝mv2 ②
由①②式得，③
（2）电子通过磁场时半径为r，则 ④
俯视图如图，电子在通过圆筒时转过的圆心角为α，由几何关系知， ⑤
由⑤式可得， ⑥
⑦
电子在圆筒中运动的时间 ，⑧
则圆筒转过的最小角度θ=ωt=π-α ⑨
由⑤⑥⑦⑧⑨式得， （10）
（3）由前面的几何关系可知，粒子从另一孔飞出时，圆筒转过的角度：
θ＝2nπ+π， (11)
由⑧（11）式得， ，n=0、1、2…
点睛：本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运用，掌握粒子在磁场中运动的半径公式、周期公式，结合几何关系进行求解，知道圆筒圆周运动的周期性．
15．(1) (2) (3)
【解析】
试题分析：当金属棒所受的合力为零时，金属棒做匀速直线运动，根据共点力平衡，结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式求出匀速运动的速度；根据牛顿第二定律求出加速度；根据能量守恒定律求出金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中整个回路产生的热量，从而得出电阻R上的产生的热量．
（1）金属棒匀速运动时产生的感应电动势为：
感应电流为：
由平衡条件有：
代入数据解得：
（2）此时金属棒受到的安培力：
由牛顿第二定律有：
解得：
（3）设整个电路产生的热量为Q，由能量守恒定律有：
电阻R上产生的热量：
点睛：本题主要考查了电磁感应与力学和能量的综合，涉及到共点力平衡、闭合电路欧姆定律、能量守恒定律、切割产生感应电动势公式等知识，综合性较强．