（人教版2019选择性必修第二册）高二物理同步练习 综合测试（原卷版+解析）

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人教版物理选择性必修第二册 综合测试 综合测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1. (2022·吉林省延边朝鲜族自治州·期中考试)下列说法中，正确的是(    )A. 公式C=QU，其中电容器的电容C与电容器两极板间电势U无关B. 由E=Fq可知、电场中某点的电场强度E与q成反比C. 由公式φ=Epq知，电场中某点的电势φ与q成反比D. 根据B=FIL可知，电流元某处受到的安培力越大，说明该处磁感应强度越大2. (2021·山东省东营市·单元测试)近年来很火的远程手机充电受到无数手机爱好者的青睐。其工作原理是通过发射线圈产生变化磁场从而使接受线圈中产生大小不一的电流，如图为其大致的工作原理图，下列说法不正确的是(    )A. 发射线圈中的电流从上往下看呈顺时针转动B. 该工作利用了电磁感应原理C. 通入持续增加的直流电流也能给手机充电D. 交变电流的磁场变化频率为50Hz3. (2021·浙江省·月考试卷)下列物理现象解释正确的是(    )A. 人造卫星绕地球运行时由于受地磁场影响，在金属外壳中形成的涡流是导致轨道半径变小的原因之一B. 为更好接收波长为10m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到34HzC. 小鸟站在高压电线上不会触电主要是因为小鸟的电阻很大D. 手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 (2023·安徽省蚌埠市·单元测试)物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差。这一现象被称为霍尔效应，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，通入如图所示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，已知该元件的载流子为自由电子，下列说法中不正确的是(    )A. C侧面电势低于D侧面电势B. 增大通入电流I，C、D两侧面电势差UCD保持不变C. 形成电势差UCD是因载流子受到磁场力而偏转D. 电势差UCD稳定时，是因静电力与磁场力达到平衡5. (2023·浙江省杭州市·单元测试)在物理学发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献说法正确的是(    )A. 牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用此方法研究了力与运动的关系B. 库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并用实验测得元电荷e的数值C. 安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质D. 麦克斯韦建立了经典电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在6. (2022·河南省郑州市·单元测试)利用电磁感应驱动的电磁炮，原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管内线圈右侧。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在0～t1的时间内被加速发射出去(t1时刻刚好运动到右侧管口)。下列关于该电磁炮的说法正确的是(    )A. 小球在塑料管中的加速度随线圈中电流的增大而减小B. 在0～t1的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能C. 适当加长塑料管可使小球获得更大的速度D. 在0～t1的时间内，顺着发射方向看小球中产生的涡流沿逆时针方向7. (2020·全国·单元测试)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以垂直纸面向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是  (    )A. B. C. D. 8. (2022·广东省·月考试卷)酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。如图所示的电路中，若传感器电阻与酒精气体的浓度c成反比，且酒精气体的浓度c=0时，传感器电阻极大。电压表示数为U，下列说法正确的是(    )A. U越大，表示c越小，c与U成反比 B. U越大，表示c越大，c与U成正比C. U越大，表示c越小，c与U不成反比 D. U越大，表示c越大，c与U不成正比9. (2023·重庆市市辖区·单元测试)如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆PQ以速度v向右匀速移动，已知磁场的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面(即纸面)向外，导轨间距为l，闭合回路acQPa中除电阻R外，其他部分的电阻忽略不计，则(    )A. 电路中的感应电动势E=IlB B. 电路中的感应电流I=Blv/RC. 通过电阻R的电流方向是由a向c D. 通过PQ杆中的电流方向是由Q向P10. (2022·湖北省襄阳市·单元测试)合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域，人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置匝数为N=100的线圈。线圈与阻值R=14 Ω的灯泡相连，并随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度v=2 2sin πt m/s。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小为B=0.2 T。线圈周长L=1.5 m，总电阻r=1 Ω，线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是   (    )A. 线圈中感应电动势为60 2V B. 灯泡中流过电流的最大值为4 AC. 灯泡的电功率为240 W D. 1分钟内灯泡消耗的电能为13 440 J不定项选择题（每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分） (2022·北京市市辖区·期中考试)绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中(    )A. FN小于mg B. FN大于mgC. 圆环有向右的运动趋势 D. 圆环有向左的运动趋势 (2023·云南省曲靖市·单元测试)如图所示，平面直角坐标系的第一象限和第二象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，现有一半径为r的四分之一圆形金属线框OAB绕O点以周期T逆时针匀速转动，线框的总电阻为R，从图示时刻开始计时，下列说法正确的是(    )A. t=T8时刻，感应电动势的大小为πBr2TB. t=3T8时刻，感应电流的大小为3πBr2TRC. 在一个周期内感应电流的有效值为6πBr22TRD. 在一个周期内感应电流的有效值为21πBr24TR (2022·浙江省·其他类型)2021年6月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题，有望在2022年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄断。其中“28nm”、“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是(    )A. 在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量更少B. 一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度变为28nmC. 用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻不变D. 波长为14nm的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输  (2023·湖南省湘潭市·单元测试)如图所示，边界水平的区域I、II宽度均为l，两区域内存在水平匀强磁场，磁感应强度相同。边长为l的正方形导线框从Ⅰ区域上方某位置由静止释放，已知线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，重力加速度为g。则下列说法正确的是(    )A. 线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度大小一定小于gB. 线框穿过Ⅰ区域磁场和穿过Ⅱ区域磁场过程安培力的冲量相同C. 线框穿过Ⅰ区域磁场比穿过Ⅱ区域磁场产生的焦耳热小D. 线框穿过Ⅰ、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间可能相同15. (2020·湖南省株洲市·单元测试)如图所示，水平桌面上固定着两相距L=1 m的足够长的平行金属导轨，导轨右端接电阻R=1 Ω，在导轨间存在无数宽度相同的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B=1 T，方向竖直向下，任意两个磁场区域之间有宽为s0=0.5 m的无场区，金属棒CD质量为m=0.1 kg，接入导轨间的电阻为r=1 Ω。水平置于导轨上，用绝缘水平细线通过定滑轮与质量也为m的物体A相连。金属棒从距最左边磁场区域左边界s=0.9 m处由静止释放，运动过程中金属棒始终保持与导轨垂直，在金属棒穿过两磁场区域的过程中，通过电阻R的电流变化情况相同，且金属棒从进入磁场开始通过每个区域的时间均相同，重力加速度为g=10 m/s2，不计其他电阻、一切摩擦力不计。则下列说法正确的是(图中并未把所有磁场都画出)A. 金属棒每次进入磁场时的速度为3 m/s，离开磁场时速度均为2 m/sB. 每个磁场区域的宽度均为0.8 mC. 金属棒在每个磁场区域运动的时候电阻R上产生的电热为1.3 JD. 从进入磁场开始，电流的有效值为 118A三、非选择题（共5小题，共50分）16. （4分） (2022·湖北省襄阳市·单元测试)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。 (1)现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中a所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的____接线柱。 (2)若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是____极。 17. （8分） (2019·安徽省合肥市·月考试卷)要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供以下器材：A.待测线圈L：阻值约为2Ω，额定电流为2 AB.电流表A1：量程为0.6 A，内阻为r1=0.2ΩC.电流表A2：量程为3.0 A，内阻r2约为0.04ΩD.变阻器R1：阻值范围为0～10Ω  E.变阻器R2：阻值范围为0～1 kΩF.定值电阻R3=10Ω  G.定值电阻R4=100ΩH.电源E：电动势E约为9 V，内阻很小  I.单刀单掷开关S1和S2，导线若干要求实验时，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组A1表、A2表的读数I1、I2，然后利用I1—I2图象求出线圈的电阻RL。(1)实验中定值电阻应选择___________，滑动变阻器应选择___________；(请填器材序号)(2)请在虚线框内画出实验电路原理图(器材用适当的符号表示)，(3)由实验测得的数据作出I2—I1图象如图所示，则线圈的直流电阻值为___________。(结果保留三位有效数字)  18.（10分） (2020·全国·单元测试)如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.4 m、L2=0.25 m，其匝数n=100匝，总电阻r=1 Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和R=3 Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1 T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω=2 rad/s。求：(1)电阻R两端电压的最大值；(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时，经过14周期通过电阻R的电荷量；(3)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。(本问保留3位有效数字)19. （12分） (2023·安徽省·月考试卷)如图所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B0随时间t变化的关系为ΔB0Δt=k，电阻R的两端通过导线与平行金属板a、b相连，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，两边界MN、PQ的距离d，一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)，由a板中央处静止释放，经b板上的小孔射出后，垂直进入磁场，最终粒子从边界离开磁场。求：(1)粒子进入磁场时的速度大小v；(2)该粒子离开磁场时，偏离原方向的距离。20. （16分）(2022·湖北省襄阳市·单元测试)如图甲所示，电阻不计且间距为L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端连接阻值为R=2 Ω的电阻，虚线OO′沿水平方向，OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场。现将质量为m=0.3 kg、电阻Rab=1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处以一定初速度释放，下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平。在金属杆ab下落0.3 m的过程中，其加速度a与下落距离ℎ的关系图像如图乙所示。已知ab进入磁场时的速度v0=2.0 m/s，取g=10 m/s2。求：(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(2)金属杆ab下落0.3 m的过程中，通过R的电荷量q。人教版物理选择性必修第二册 综合测试 综合测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1. (2022·吉林省延边朝鲜族自治州·期中考试)下列说法中，正确的是(    )A. 公式C=QU，其中电容器的电容C与电容器两极板间电势U无关B. 由E=Fq可知、电场中某点的电场强度E与q成反比C. 由公式φ=Epq知，电场中某点的电势φ与q成反比D. 根据B=FIL可知，电流元某处受到的安培力越大，说明该处磁感应强度越大【答案】A 【详解】A、公式C=QU是电容的定义式，电容C与电容器带电量Q和两极板间电势差U无关，由电容器本身决定，故A正确；B、公式E=Fq是电场强度的定义式，采用比值法定义，E与F、q无关，由电场本身决定，故B错误；C、公式φ=Epq是电势的定义式，采用比值法定义，φ与Ep、q无关，由电场本身决定，故C错误；D、B=FIL是磁感应强度的定义式，采用比值法定义，B与定义式中的物理量无关，由磁场本身决定，故D错误。故选：A。2. (2021·山东省东营市·单元测试)近年来很火的远程手机充电受到无数手机爱好者的青睐。其工作原理是通过发射线圈产生变化磁场从而使接受线圈中产生大小不一的电流，如图为其大致的工作原理图，下列说法不正确的是(    )A. 发射线圈中的电流从上往下看呈顺时针转动B. 该工作利用了电磁感应原理C. 通入持续增加的直流电流也能给手机充电D. 交变电流的磁场变化频率为50Hz【答案】A 【详解】A.根据安培定则知，发射线圈中的电流从上往下看呈逆时针转动，故A错误，符合题意；B.接受线圈靠近变化的磁场时就会产生电流，给手机充电，这是利用电磁感应原理工作的，故B正确，不符合题意；C.通入持续增加的直流电流，产生持续增加的磁场，而持续增加的磁场可使接收线圈产生感应电流给手机充电，故C正确，不符合题意；D.交变电流的变化频率为50Hz，则交变电流的磁场变化频率为50Hz，故D正确，不符合题意。故选A。  3. (2021·浙江省·月考试卷)下列物理现象解释正确的是(    )A. 人造卫星绕地球运行时由于受地磁场影响，在金属外壳中形成的涡流是导致轨道半径变小的原因之一B. 为更好接收波长为10m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到34HzC. 小鸟站在高压电线上不会触电主要是因为小鸟的电阻很大D. 手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的【答案】A 【详解】A.轨道各处的地磁场强弱有微小差异，当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有微弱的感应电流--涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的．它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降，故A正确；B.根据v=λf得，f=vλ=3×10810Hz=3×107Hz=30MHz，所以收音机接收这个电台时调谐的频率应为30MHz，故B错误；C.两脚间距离很小的鸟落在单根导线上，因为小鸟并联在两脚之间的导线上，而导线长度很小，该部分导体的电阻小，故小鸟两端的电压很小，接近于零，所以鸟是安全的，故C错误；D.手机信号屏蔽器是利用屏蔽器发出的信号去干扰手机从基站传过来的信号，从而起到屏蔽作用。因此手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的，故D错误。   (2023·安徽省蚌埠市·单元测试)物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差。这一现象被称为霍尔效应，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，通入如图所示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，已知该元件的载流子为自由电子，下列说法中不正确的是(    )A. C侧面电势低于D侧面电势B. 增大通入电流I，C、D两侧面电势差UCD保持不变C. 形成电势差UCD是因载流子受到磁场力而偏转D. 电势差UCD稳定时，是因静电力与磁场力达到平衡【答案】B 【详解】解：A、因为该元件的载流子为自由电子，根据左手定则可知，电子偏向C侧面，即C侧面电势低于D侧面电势，故A正确；BCD、随着电子在极板上不断积累，两板间形成的电势差逐渐变大，则电子受电场力逐渐增大，当静电力与磁场力相等时达到平衡，此时两板间的电势UCD稳定不变，设CD端面的距离为a，上下厚度为b，则根据eUCDa=BevI=neabv可得：UCD=BIneb则增大通入电流I，CD两侧面电势差变大，故B错误，CD正确；本题选不正确的，故选：B。5. (2023·浙江省杭州市·单元测试)在物理学发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献说法正确的是(    )A. 牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用此方法研究了力与运动的关系B. 库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并用实验测得元电荷e的数值C. 安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质D. 麦克斯韦建立了经典电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在【答案】C 【详解】解：A、伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系，故A错误；B、库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，密立根测出了自然界的最小带电单位，故B错误；C、安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质，故C正确；D、麦克斯韦建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选：C。6. (2022·河南省郑州市·单元测试)利用电磁感应驱动的电磁炮，原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管内线圈右侧。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在0～t1的时间内被加速发射出去(t1时刻刚好运动到右侧管口)。下列关于该电磁炮的说法正确的是(    )A. 小球在塑料管中的加速度随线圈中电流的增大而减小B. 在0～t1的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能C. 适当加长塑料管可使小球获得更大的速度D. 在0～t1的时间内，顺着发射方向看小球中产生的涡流沿逆时针方向【答案】D 【详解】解：A、0～t1的时间内，线圈中的电流的变化率在减小，根据法拉第电磁感应定律可知在小球内产生的感应电流在减小，t=0时刻在小球内感应电流最大，由于i=0，小球受到的磁场力为零，加速度为零，t1时刻i最大，但感应电流为零，小球受到的磁场力为零，因此小球的加速度0～t1的时间内先增加后减小，故A错误；B、电容器的放电过程中，变化的磁场在空间产生了变化的电场，然后以电磁波的形式传递出去，散失了一部分能量，所以0～t1时间内，电容器储存的电能没有全部转化为小球的动能，故B错误；C、适当增加塑料管的长度，增长后，小球会在电流减小的过程中离开塑料管，当电流减小时，磁场也会减小，通过楞次定律判断可知，此时线圈的作用力向左，阻碍小球运动，所以适当加长塑料管，小球速度不一定会增大，故C错误；D、在0～t1时间内，电流逐渐增大，产生的磁场也会增强，通过楞次定律判断可知，原磁场增大，感应磁场与原磁场方向相反，由右手螺旋定则判断可得，小球中产生的涡流是逆时针方向的，故D正确。故选：D。7. (2020·全国·单元测试)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以垂直纸面向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是  (    )A. B. C. D. 【答案】B 【详解】由题图乙可知0∼T2时间内，磁感应强度随时间线性变化，即ΔBΔt=k(k是一个常数)，圆环的面积S不变，由E=ΔΦΔt=ΔB⋅SΔt可知，圆环中产生的感应电动势不变，则回路中的感应电流不变，ab边受到的安培力不变；0∼T2时间内，由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a，由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向向左，为负值，故ACD错误，B正确．  8. (2022·广东省·月考试卷)酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。如图所示的电路中，若传感器电阻与酒精气体的浓度c成反比，且酒精气体的浓度c=0时，传感器电阻极大。电压表示数为U，下列说法正确的是(    )A. U越大，表示c越小，c与U成反比 B. U越大，表示c越大，c与U成正比C. U越大，表示c越小，c与U不成反比 D. U越大，表示c越大，c与U不成正比【答案】D 【详解】由题可知，传感器的电阻R′与酒精气体的浓度c之间的关系为R′=kc，其中k为比例常数。由闭合电路欧姆定律得I=Er+R0+R+R′，所以U=IR0=ER0r+R0+R+kc，由上式可知，U越大，表示c越大，但是c与U不成正比关系。故选项D正确，ABC错误。9. (2023·重庆市市辖区·单元测试)如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆PQ以速度v向右匀速移动，已知磁场的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面(即纸面)向外，导轨间距为l，闭合回路acQPa中除电阻R外，其他部分的电阻忽略不计，则(    )A. 电路中的感应电动势E=IlB B. 电路中的感应电流I=Blv/RC. 通过电阻R的电流方向是由a向c D. 通过PQ杆中的电流方向是由Q向P【答案】B 【详解】A.导体棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势为：E=Blv，故A错误；B.电路中的感应电流为：I=ER=BlvR，故B正确；CD.由右手定则可知，PQ中产生的感应电流从P流向Q，通过R的电流方向从c流向a，故C、D错误；故选B。  10. (2022·湖北省襄阳市·单元测试)合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域，人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置匝数为N=100的线圈。线圈与阻值R=14 Ω的灯泡相连，并随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度v=2 2sin πt m/s。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小为B=0.2 T。线圈周长L=1.5 m，总电阻r=1 Ω，线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是   (    )A. 线圈中感应电动势为60 2V B. 灯泡中流过电流的最大值为4 AC. 灯泡的电功率为240 W D. 1分钟内灯泡消耗的电能为13 440 J【答案】D 【详解】A.线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为Emax=NBLvmax，代入数据可得Emax=60 2 V，线圈中感应电动势为e=Emax sin πt=60 2 sin πt V，故A错误;B.根据闭合电路欧姆定律可得最大电流为Imax=EmaxR+r=60 214+1 A=4 2 A，故B错误;C.电流的有效值为I=4 2 A 2=4 A，灯泡的电功率为P=I2R=42×14 W=224 W，故C错误;D.1分钟内灯泡消耗的电能为W=Pt=224×60 J=13 440 J，故D正确。  不定项选择题（每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分） (2022·北京市市辖区·期中考试)绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中(    )A. FN小于mg B. FN大于mgC. 圆环有向右的运动趋势 D. 圆环有向左的运动趋势【答案】AC 【详解】当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁，从而达到“阻碍”磁通量的减小；故金属圆环受安培力向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，且圆环相对桌面有向右的运动趋势，AC正确，BD错误。故选AC。 (2023·云南省曲靖市·单元测试)如图所示，平面直角坐标系的第一象限和第二象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，现有一半径为r的四分之一圆形金属线框OAB绕O点以周期T逆时针匀速转动，线框的总电阻为R，从图示时刻开始计时，下列说法正确的是(    )A. t=T8时刻，感应电动势的大小为πBr2TB. t=3T8时刻，感应电流的大小为3πBr2TRC. 在一个周期内感应电流的有效值为6πBr22TRD. 在一个周期内感应电流的有效值为21πBr24TR【答案】AC 【详解】A.t=T8时刻，感应电动势的大小为E=Brv2=Br122πTr=πBr2T，A项正确；B.t=3T8时刻，感应电动势的大小E2=2Brv2−Brv2=Brv2=πBr2T，感应电流大小为I=πBr2TR，B项错误；CD.根据有效值的定义可得I有2RT=I2RT2+4I2RT4，解得I有=6πBr22TR，C项正确，D项错误。故选AC。 (2022·浙江省·其他类型)2021年6月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题，有望在2022年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄断。其中“28nm”、“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是(    )A. 在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量更少B. 一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度变为28nmC. 用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻不变D. 波长为14nm的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输【答案】AC 【详解】A.栅极宽度越大，晶体管占用空间越大，集成的晶体管数量越少，A正确；B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度由于衍射现象大于28nm，B错误；C.根据电阻定律，R=ρLS=ρLLd=ρd，故电阻跟L无关，C正确；D.城市电视、广播等信号的无线远距离传输应该用波长比较长的电磁波，远大于14nm，D错误。故选AC 。   (2023·湖南省湘潭市·单元测试)如图所示，边界水平的区域I、II宽度均为l，两区域内存在水平匀强磁场，磁感应强度相同。边长为l的正方形导线框从Ⅰ区域上方某位置由静止释放，已知线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，重力加速度为g。则下列说法正确的是(    )A. 线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度大小一定小于gB. 线框穿过Ⅰ区域磁场和穿过Ⅱ区域磁场过程安培力的冲量相同C. 线框穿过Ⅰ区域磁场比穿过Ⅱ区域磁场产生的焦耳热小D. 线框穿过Ⅰ、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间可能相同【答案】ABC 【详解】A.线框进入Ⅰ区域时，由于电磁感应，线框中产生逆时针方向的电流，受到向上的安培力作用，线框离开Ⅰ区域时，产生顺时针方向的感应电流，依然受到向上的安培力，故线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度一定小于g，故A正确。B.设线框经过磁场区域过程的平均速度为v，由导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv，I=ER，F=BIl，通过磁场区域的时间为t=lv，联立解得安培力的冲量为I冲=Ft=B2l2vR·lv=B2l3R，由题意可知，线框恰能匀速穿过Ⅱ区域磁场，故可知，线框经过Ⅰ区域时为加速运动，故线圈穿过Ⅱ区域磁场的平均速度大于穿过Ⅰ区域的平均速度，尽管两过程平均速度不同，但由以上分析可知，安培力的冲量与速度大小无关，即线框穿过Ⅰ区域磁场和穿过Ⅱ区域磁场过程安培力的冲量相同，故B正确。CD.线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，分析可知，线框进入Ⅰ、Ⅱ两区域的初速度不同，故线框在两个磁场区域中运动的发热量和所用时间都不相同；由功能关系可知，经过Ⅰ区域过程线框加速，故有mgl=ΔEk+Q；经过Ⅱ区域过程，由于匀速运动，故有mgl=Q′，故可知，线框穿过Ⅰ区域磁场比穿过Ⅱ区域磁场产生的焦耳热小，故C正确，D错误。故选ABC。  15. (2020·湖南省株洲市·单元测试)如图所示，水平桌面上固定着两相距L=1 m的足够长的平行金属导轨，导轨右端接电阻R=1 Ω，在导轨间存在无数宽度相同的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B=1 T，方向竖直向下，任意两个磁场区域之间有宽为s0=0.5 m的无场区，金属棒CD质量为m=0.1 kg，接入导轨间的电阻为r=1 Ω。水平置于导轨上，用绝缘水平细线通过定滑轮与质量也为m的物体A相连。金属棒从距最左边磁场区域左边界s=0.9 m处由静止释放，运动过程中金属棒始终保持与导轨垂直，在金属棒穿过两磁场区域的过程中，通过电阻R的电流变化情况相同，且金属棒从进入磁场开始通过每个区域的时间均相同，重力加速度为g=10 m/s2，不计其他电阻、一切摩擦力不计。则下列说法正确的是(图中并未把所有磁场都画出)A. 金属棒每次进入磁场时的速度为3 m/s，离开磁场时速度均为2 m/sB. 每个磁场区域的宽度均为0.8 mC. 金属棒在每个磁场区域运动的时候电阻R上产生的电热为1.3 JD. 从进入磁场开始，电流的有效值为 118A【答案】AB 【详解】A.由题意知金属棒穿过两磁场区域的过程中，通过电阻R的电流变化情况相同，即进入每个磁场区域的初速度相同，穿出每个磁场区域的末速度也相同，设金属棒刚进入Ⅰ区的速度为v1，由机械能守恒定律可得mgs=12×2mv12，解得v1=3m/s，即每次进入磁场时的速度为3m/s，金属棒在Ⅰ区和Ⅱ区之间的无磁场区域运动，对金属棒有T=ma，对物体A有mg−T=ma，解得a=g2=5m/s2，由v12−v22=2as0，解得v2=2m/s，即离开磁场时的速度为2m/s，故A正确；B.由于金属棒通过每个区域的时间相同，故通过磁场区域和通过无磁区域的时间相等，为t=v1−v2a=0.2s，金属棒通过磁场区域时，对金属棒有−Ft+IT=mv2−mv1，对物体A有mgt−IT=mv2−mv1，又知Ft=BILt=BLq，q=ΔΦR+r=BLdR+r，整理得t=B2L2dmg(R+r)+2(v2−v1)g=0.2s，解得d=0.8m，故B正确；C.导体棒的电阻和R相等，并且两者串联在电路中，故两者产生的热量相等，根据能量守恒定律可得经过每一个磁场区域时有mgd=12×2mv22−12×2mv12+2Q，解得Q=0.65J，故C错误；D.导体棒经过一个磁场区域和一个无磁区域为一个周期，则在这个周期内，通过磁场区域时，有电流产生，其余时间无电流产生，根据有效值的定义可知I2R+r·2t=2Q+0，解得I= 264A，故D错误。故选AB。  三、非选择题（共5小题，共50分）16. （4分） (2022·湖北省襄阳市·单元测试)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。 (1)现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中a所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的____接线柱。 (2)若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是____极。 【答案】(1)B；　(2)S 【详解】(1)由题意可知，电流从B接线柱流入电流计，指针向右偏;将磁铁S极向下插入线圈时，穿过线圈的磁通量向上且增大，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中的电流由C流向D，所以D相当于电源正极;由于电流计指针向左偏，所以线圈的C接线柱连接的是电流计的B接线柱。(2)由题意可知，电流从B接线柱流入电流计，即线圈中的电流由E流向F，将磁铁从线圈中抽出时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律结合安培定则可知，磁铁P端是S极。  17. （8分） (2019·安徽省合肥市·月考试卷)要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供以下器材：A.待测线圈L：阻值约为2Ω，额定电流为2 AB.电流表A1：量程为0.6 A，内阻为r1=0.2ΩC.电流表A2：量程为3.0 A，内阻r2约为0.04ΩD.变阻器R1：阻值范围为0～10Ω  E.变阻器R2：阻值范围为0～1 kΩF.定值电阻R3=10Ω  G.定值电阻R4=100ΩH.电源E：电动势E约为9 V，内阻很小  I.单刀单掷开关S1和S2，导线若干要求实验时，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组A1表、A2表的读数I1、I2，然后利用I1—I2图象求出线圈的电阻RL。(1)实验中定值电阻应选择___________，滑动变阻器应选择___________；(请填器材序号)(2)请在虚线框内画出实验电路原理图(器材用适当的符号表示)，(3)由实验测得的数据作出I2—I1图象如图所示，则线圈的直流电阻值为___________。(结果保留三位有效数字)【答案】(1)F；D；(2)；(3)2.04 Ω。 【详解】(1)采用已知内阻的小量程电流表A1替代电压表测量电压，需要串联一个大于等于R=2×2 0.6Ω=6.7Ω的定值电阻，所以实验中定值电阻应选用阻值为10Ω的R3；(2)测量线圈的电阻一般采用伏安法，为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，可与电表串联一个开关，由于待测线圈L的阻值约为2Ω，额定电流为2A，最大电压为4V，而电源电动势为9V，所以必须采用分压电路，而滑动变阻器应选用阻值为1～10Ω的R1，电流表外接电路进行测量，电路如图所示：；(3)根据并联电路电压相等，有I1(R3+r1)=(I2−I1)RL，则I2=RL+R3+rRL⋅I1，图像上选取一组数据(0.5,3.0)得：RL=R3+r5=10+0.25Ω=2.04Ω。  18.（10分） (2020·全国·单元测试)如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.4 m、L2=0.25 m，其匝数n=100匝，总电阻r=1 Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和R=3 Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1 T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω=2 rad/s。求：(1)电阻R两端电压的最大值；(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时，经过14周期通过电阻R的电荷量；(3)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。(本问保留3位有效数字)【答案】解：(1)感应电动势的最大值  E=nBSω=100×1×0.4×0.25×2 V=20 V 电阻R两端电压的最大值  UR=RR+rE=15V(2)经过14周期通过电阻R的电荷量  q=nΔΦR+r=100×0.4×0.25×14C=2.5C(3)由E=20 V，知有效值  U有=20 2V=10 2V  Q=U有2(R+r)t=(10 2)23+1×2π2J≈157J19. （12分） (2023·安徽省·月考试卷)如图所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B0随时间t变化的关系为ΔB0Δt=k，电阻R的两端通过导线与平行金属板a、b相连，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，两边界MN、PQ的距离d，一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)，由a板中央处静止释放，经b板上的小孔射出后，垂直进入磁场，最终粒子从边界离开磁场。求：(1)粒子进入磁场时的速度大小v；(2)该粒子离开磁场时，偏离原方向的距离。【答案】解：(1)由法拉第电磁感应定律有E=nΔΦΔt，解得，由闭合电路欧姆定律有I=ER+R，平行金属板a、b两端的电压U=IR，粒子在电场中运动时，由动能定理有qU=12mv2，解得v=r2 nqkπm；(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有qvB=mv2R，解得R=mr2qB nqkπm，讨论：①若R>d，电子从磁场右边界PQ离开，由几何关系知偏转距离为x=R− R2−d2，代入数据并整理得x=mr2qB nqkπm− nmkπr22qB2−d2，②若R≤d，电子从磁场左边界MN离开，由几何关系知偏转距离为x=2R，代入数据并整理得x=2mr2qB nqkπm，综上可知，该粒子离开磁场时，偏离原方向的距离x=mr2qB nqkπm− nmkπr22qB2−d2(R>d)，x=2mr2qB nqkπm(R⩽d)。20. （16分）(2022·湖北省襄阳市·单元测试)如图甲所示，电阻不计且间距为L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端连接阻值为R=2 Ω的电阻，虚线OO′沿水平方向，OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场。现将质量为m=0.3 kg、电阻Rab=1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处以一定初速度释放，下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平。在金属杆ab下落0.3 m的过程中，其加速度a与下落距离ℎ的关系图像如图乙所示。已知ab进入磁场时的速度v0=2.0 m/s，取g=10 m/s2。求：(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(2)金属杆ab下落0.3 m的过程中，通过R的电荷量q。【答案】解：(1)根据题图乙知，ab杆刚进入磁场时，加速度大小为a0=10 m/s2，方向竖直向上，根据牛顿第二定律有BI0L−mg=ma0，由于ab杆刚进入磁场时的速度为v0，则有I0=BLv0R+Rab，联立解得B=3.0 T；(2)根据题图乙可知金属杆在磁场外下落的高度为ℎ1=0.06 m，则在磁场中下落的高度为ℎ’=0.3 m−ℎ1=0.24 m，根据法拉第电磁感应定律有E=△Φ△t，根据闭合电路欧姆定律有I=ER+Rab，通过R的电荷量q=IΔt，联立得q=△ΦR+Rab=BLℎ ′R+Rab=3.0×1×0.243C=0.24C。