2024年高考物理選修二練習第3節(jié) 綜合訓(xùn)練

第2?3節(jié)綜合訓(xùn)練

【刷綜合】

1.［河南開封五縣2021高二上期末］（多選）如圖所示，兩水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌

AB和CD相距為0.5m,A、C間接一阻值為5。的定值電阻，導(dǎo)體棒MN到AC的距離為

0.4m,整個裝置放在方向垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場中.導(dǎo)體棒MN垂直放在導(dǎo)軌上，

導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒MN的電阻均可忽略不計.則下列說法正確的是（）

A.若導(dǎo)體棒MN向右滑動，則M端電勢低

B.若勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.2T,導(dǎo)體棒MN以5m/s*，*'

的速度水平向右勻速滑動時，則其所受水平外力的大小是N

C.若導(dǎo)體棒MN固定，圖中磁場的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，R0

TXXX>

則導(dǎo)體棒MN中有N到M的電流C?L_________

D.若導(dǎo)體棒MN固定，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為

B=（5+0.5t）T,則通過導(dǎo)體棒MN的電流為0.125A

答案：BC

解析：由右手定則判斷知導(dǎo)體棒MN中的感應(yīng)電流方向由N-M,M端相當于電源的正

極，電勢較高，A錯誤；導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=8Lv=0.2x0.5x5V=0.5V,感

E

應(yīng)電流為/=無=。.1A,所受的安培力E安=B/L=0.2x0.1x0.5N=0.01N,導(dǎo)體棒MN勻速

運動，由平衡條件知水平外力尸=/安=0.01N,B正確；若導(dǎo)體棒MN固定，圖中磁場的磁

感應(yīng)強度隨時間均勻增大，穿過回路的磁通量增加，由楞次定律知，導(dǎo)體棒中有N到

M的電流，C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為￡'=后=后5

E'

=0.5x0.5x04V=0.1V,通過導(dǎo)體棒MN的電流為/'=石=0.02A,D錯誤.

K

2.（多選）如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸00,轉(zhuǎn)動.從上向下看，當磁

鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，則（）

A.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同

B.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小

C.線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生變化的電流

D.線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電流的方向始終是abcda

答案：BC

解析：當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，相當于磁鐵不動而線圈順時針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)

生大小和方向都變化的電流，故C正確，D錯誤；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與

磁鐵同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度，故A錯誤，B正確.

3.［四川廣元2021高二上期末］（多選）在光滑的水平地面上方，有兩個磁感應(yīng)強度大小

均為B、方向相反的水平勻強磁場，如圖所示PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大.一

個半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)垂直磁場方向，以速度v從如圖所示位置M

向右運動，當圓環(huán)運動到直徑剛好與邊界線PQ重合時，圓環(huán)的速度為右則下列說法正確

的是（）

2B2r2V2

A.此時圓環(huán)中的電功率為”上

RR2r2v

B.此時圓環(huán)的加速度為

nux

c.此過程中通過圓環(huán)截面的電荷量為萼

1\

D.此過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱為0.75mV?

答案：BC

解析：當圓環(huán)運動到直徑剛好與邊界線尸。重合時，左右兩側(cè)都切割磁感線且產(chǎn)生的電

動勢方向相同，所以圓環(huán)中的電動勢E=2xBx2r片=2Brv,圓環(huán)中的電流/=無=手士電

452產(chǎn)官,F8爐產(chǎn)y

功率尸=EI=—五—,A錯誤；圓環(huán)受到的安培力F=2BIx2r=---,加速度6Z=-=mR,

B正確；此過程中通過圓環(huán)截面的電荷量為q=/A/=々畜?△/=用々C正確；產(chǎn)生的焦耳熱

。4mM盟：

(2=0.375mv2,D錯誤.

4.（多選）如圖所示，兩光滑導(dǎo)軌相距為L,傾斜放置，與水平地面的夾角為a,上端接

一電容為C的電容器，導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒平行地面放置，導(dǎo)體棒離地

面的高度為h,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與兩導(dǎo)軌所在平面垂直，開始時電容器不帶電,

將導(dǎo)體棒由靜止釋放，整個電路電阻不計，貝lj（）

A.導(dǎo)體棒先做加速運動，后做勻速運動

B.導(dǎo)體棒下落過程中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能守恒

導(dǎo)體棒一直做勻加速直線運動，加速度a=煞需J

C.

2mgh

D.導(dǎo)體棒落地時的瞬時速度v

m+CB2L2

答案：CD

解析：設(shè)極短時間內(nèi)電容器的帶電荷量增加Aq,/=粵=CR=。受△"=CBLa,由

牛頓第二定律得/gsina—聯(lián)立解得a=切:CB2L2'則導(dǎo)體棒做勻加速運動，故A

選項錯誤,C選項正確；在導(dǎo)體棒下落過程中克服安培力做功，重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，

一部分轉(zhuǎn)化為電場能，因此導(dǎo)體棒下落過程中機械能不守恒，故B選項錯誤；導(dǎo)體棒做初

速度為零的勻加速直線運動，由速度一位移公式得正=2。$1解得v=加，故

D選項正確.

5.（多選）如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R=2O的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的

勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=1T,導(dǎo)軌間距為L=lm.一質(zhì)量m=2kg、有效阻值r=2C

的金屬棒在拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運動，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩

擦因數(shù)p=0.25,g取10m/s?.金屬棒的v-x圖像如圖乙所示，則從起點發(fā)生x=1m位移的

過程中（）

A.拉力做的功W拉=9.25J

B.通過電阻R的電荷量q=0.125C

C.整個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q=5.25J

D.所用的時間t>Is

答案：ACD

解析：由題圖乙得，速度與位移的關(guān)系為u=2x（m/s）,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電

EB^L^v

動勢為E=BLv,電流為/=三二二，金屬棒所受的安培力F=BIL=~^=，代入數(shù)據(jù)

/＜十廠K~TrK~vr

得尸=0.5x（N）,則知產(chǎn)與x是一次函數(shù)關(guān)系.當％=0時，安培力B=0；當x=lm時，安

FI+F

培力尸2=0.5N,則從起點發(fā)生x=lm位移的過程中，安培力做的功為W=—用=-22

x=-0.25J,根據(jù)動能定理得W拉一gx+W=/w2,代入數(shù)據(jù)解得W拉=9.25J,故A正

確.通過電阻R的電荷量4=器==0.25C,故B錯誤.根據(jù)能量守恒定律得卬拉=

Q+^tizv-,則Q=W拉一盤"v2,代入數(shù)據(jù)解得Q=5.25J,故C正確.由題圖乙可知v—x圖

像的斜率上=言=學(xué)一卷=*得a=kv,則知速度增大，金屬棒的加速度也隨之增大，做加

速度增大的變加速運動，在相同時間內(nèi)，達到相同速度時通過的位移小于勻加速運動的位移，

0+vx1

平均速度小于勻加速運動的平均速度，即vVo-=1m/s,s=ls,故D正確.

6.［福建龍巖武平一中2021高二下月考］一矩形導(dǎo)線框abed放在勻強磁場中（圖甲），在

外力控制下靜止不動，磁感線方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖像如圖

乙所示.t=0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里.在。?4s時間內(nèi)，線框ab邊所受安

培力F（規(guī)定向左為正方向）隨時間t變化的圖像為（）

答案：B

解析：f=0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直線框平面向里，在0?1s時間內(nèi)，穿過線框

的磁通量變小，由楞次定律知感應(yīng)電流方向沿順時針方向，由左手定則知，線框4%邊所受

的安培力水平向左，在1~2s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的方向垂直線框平面向外，穿過線框的

磁通量變大，由楞次定律知，感應(yīng)電流方向沿順時針方向，由左手定則知，線框邊所受

的安培力水平向右，在下一個周期內(nèi)，重復(fù)出現(xiàn)安培力先向左后向右，因為B—f圖像斜率

一定，則感應(yīng)電動勢大小一定，感應(yīng)電流一定，由尸可知，安培力大小隨2的大小均

勻變化，B正確.

7.（多選）如圖所示，兩個完全相同的閉合矩形導(dǎo)線框甲和乙，其中乙=2上，在同一高

度從圖示位置同時由靜止釋放，在其下方某一區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強磁場（/7＞心）.已

知甲線框正好勻速進入磁場.不計空氣阻力，則下列判斷正確的是（）

A.乙線框剛進入磁場時的加速度大小為3g

B.乙線框完全進入磁場時的速度可能大于甲線框剛進入磁場時的速度

C.進入磁場過程中，甲線框減少的機械能可能比乙線框少

D.進入磁場過程中，甲線框減少的機械能一定比乙線框多

答案：AC

解析：設(shè)矩形線框長邊為2"短邊為L,甲線框剛進入磁場時做勻速運動，則有wg=

B^L2VB2(2￡)2v

F安=~^—;乙線框剛進入磁場時有示—mg—ma,解得a=3g,選項A正確；由以

上分析可知，乙線框進入磁場時做減速運動，而甲線框做勻速運動，則乙線框完全進入磁場

時的速度小于甲線框剛進入磁場時的速度，選項B錯誤；甲線框進入磁場過程中，克服安

培力做功等于機械能減少量，則機械能減少量為AE［=FK2L=2mgL,乙線框進入磁場過程

中減少的機械能為AE2=%gL+AEk,根據(jù)題意無法判斷AEk和機gL的關(guān)系，故甲線框減少

的機械能可能大于、小于或等于乙線框減少的機械能，故選項C正確，D錯誤.

8.如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為d,導(dǎo)軌平面與水平面

的夾角0=30°,導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上.長為d

的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、

電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個阻值也為R的定值電阻，重力加速度為g.現(xiàn)閉合開關(guān)

S,給金屬棒施加一個方向垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面向上、大小為mg的恒力F,使金屬

棒由靜止開始運動.

(1)求金屬棒能達到的最大速度Vm；

(2)求金屬棒達到最大速度一半時的加速度大??；

(3)若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大，則金屬棒由靜

止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的熱量Qo.

解析：(1)金屬棒達到的最大速度Vm時的加速度為0,由平衡

條件有F—mgsmd+Bld,

ErnsR

根據(jù)歐姆定律可知/=與，又E=Bdvm,F=mg,聯(lián)立解得

(2)當金屬棒的速度時，則T=，由牛頓第二定律有尸一5〃一根gsin夕=松,解

得。=承.

(3)金屬棒達到最大速度后做勻速運動，設(shè)整個電路產(chǎn)生的熱量為Q,由能量守恒定律

1O

有F-4L=Q+mgsind-AL+2mv^,又金屬棒上產(chǎn)生的熱量。0=2,所以Qo=%gL—轉(zhuǎn)9.

9.［山東煙臺2021高二下期中］真空管道超高速列車減速時，需在前方設(shè)置一系列磁感

應(yīng)強度相同的磁場區(qū)域，如圖所示是這種列車減速時的模型，圖中粗實線表示間距為L、電

阻不計的兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌固定在絕緣的水平面上，導(dǎo)軌內(nèi)等間距分布

著足夠多的有界勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度的大小都為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直，每一有界

磁場區(qū)域的寬度及相鄰有界磁場區(qū)域的間距均為1,這些磁場區(qū)域從左向右編號依次為1、2、

3、…、n—1>n.ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長度均為L、阻值均為R的金屬棒，通過絕緣

材料分別固定在列車底部的最前端和最后端，并與導(dǎo)軌接觸良好，其間距為s(s<l),列車的

總質(zhì)量為m.若列車以水平向右的速度vo駛向第一個磁場區(qū)域.求：

(1)金屬棒ab在剛進入第一個磁場區(qū)域的瞬間,ab兩端的電壓及此時列車的加速度大小;

(2)金屬棒cd剛好離開第一個磁場區(qū)域時的速度；

(3)列車在穿越第一個磁場區(qū)域的過程中，abed回路中產(chǎn)生的焦耳熱；

(4)列車能夠穿過這種完整有界磁場區(qū)域的個數(shù).

解析：(1)金屬棒ab在剛進入第一個磁場區(qū)域的瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢￡=83(),根據(jù)

閉合電路歐姆定律可得E=2IR,則ab兩端的電