2023-2024学年粤教版选择性必修2第一章《磁场》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年 粤教版选择性必修2 第一章《磁场》单元测试
A卷（后附答案解析）
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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评卷人得分
一、单选题
1．下列有关带电粒子与静止磁场的关系的说法中，正确的是（　　）
A．带电粒子在磁场中运动时，其所受的磁场力可能为零
B．在磁场中运动的粒子，速度越大，其所受的磁场力越大
C．在磁场中运动的粒子，速度越大，其所受的磁场力越小
D．静止的带电粒子在磁场中也可能受到磁场的力的作用
2．一不计重力的带电粒子在匀强磁场中，不可能发生的情况是（ ）
A．带电粒子静止不动 B．带电粒子做匀速直线运动
C．带电粒子做匀变速运动 D．带电粒子做变加速运动
3．如图所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一水平面内，则阴极射线将（　　）
A．向外偏转 B．向里偏转 C．向上偏转 D．向下偏转
4．如图所示，质量分布均匀的两段通电直导线ab、cd ，两根导线相互垂直放置，电流方向如图所示。已知导线cd固定，导线ab可以自由移动、转动。则通电后导线ab在安培力作用下将（　　）
A．保持与导线cd垂直向上移动
B．保持与导线cd垂直向下移动
C．保持与导线cd垂直向右移动
D．向下移动并发生转动，同时远离cd
5．如图所示，通电直导线ab在磁铁上方能自由活动，当导线通入图示电流后，ab的运动情况是（从上向下看）（　　）
A．逆时针转动 B．顺时针转动
C．逆时针转动且向下运动 D．顺时针转动且向下运动
6．如图所示，MN为两个方向相同且垂直于纸面向外的匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小关系为B1＝2B2。一比荷为k的带正电粒子（不计重力）以一定速率从O点垂直MN进入磁感应强度为B1的磁场，则粒子从进入磁场到下一次到达O点所用的时间为（　　）
A． B． C． D．
7．如图，纸面内同一材料制作的粗细均匀的正方形金属线框，如图接入电路，电源电动势恒定，导线及电源内阻不计，整个空间磁场垂直纸面向里，导线框受安培力F。若将接入点从两侧中点A、B换成对角点M、N，则导线框受安培力变为多大（　　）
A．F B．2F C． D．
评卷人得分
二、多选题
8．下图A、B、C、D表示一根放在磁场里的通电直导线受力情况．图中已分别标明电流I、磁感应强度B和安培力F这三个量的方向．请你判断其中不正确的是
A． B．
C． D．
9．一个用于加速粒子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与电源相连，下列说法正确的是
A．两盒连接的电源可以是直流电源
B．D形盒内没有电场，只有磁场
C．粒子被加速的最大动能与金属盒的半径R有关，半径越大，最大动能越大，所以可以通过增大金属盒的半径就可以得到无穷大的动能
D．经过电场时，粒子会加速，动能增加，但经过磁场时，粒子会发生偏转，动能不变
10．如图所示为某种电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小。下列说法正确的是（　　）
A．当电流表示数为零时，弹簧伸长量为
B．若要使电流表正常工作，则金属杆MN的N端与电源正极相接
C．此电流表放入匀加速直线运动的升降机中测量的电流值一定偏大
D．若，bc=h不计通电时电流产生的磁场的影响，那么此电流表的量程应为
11．日本政府计划将123万吨带有放射性的核废水直接倒进太平洋，此举引发全球各国的激烈批评和担忧。使碘的同位素131被更多的人所了解．利用质谱仪可分析碘的各种同位素。如图所示，电荷量均为的碘131和碘127质量分别为和，它们从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场（入场速度忽略不计），经电场加速后从S2小孔射出，垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上．下列说法正确的是（　　）
A．磁场的方向垂直于纸面向里
B．碘131进入磁场时的速率为
C．碘131与碘127在磁场中运动的时间相同
D．打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为
第II卷（非选择题）
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三、实验题
12．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，实验时，先保持导体棒通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流的大小不变，改变导体棒通电部分的长度，每次实验导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角记为θ。
（1）下列说法正确的是： 。
A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响
B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒长度对安培力的影响
C．如果想增大θ，可以把磁铁的N极和S极对调
D．如果相减小θ，可以把接入电路的导体棒从①，④两端换成②、③两端
（2）若把电流为I且接通②、③时，导体棒受到的安培力记为F；则当电流减半且接通①、④时，导体棒的安培力为： 。
13．某研究性学习小组的同学，为检测某工厂排放污水的情况，制作了一个简易的电磁流量计，如图甲所示。该装置为中空的长方形管道，长、宽、高分别为a=20cm,b=c=10cm，左右两端开口，与排污管道联通。流量计的上下底面为绝缘体，前后两个侧面为导体，并分别固定两个电极M、N。在垂直于底面的方向加一竖直向下的匀强磁场，已知磁感应强度为B=0.8 T。当含有正负离子的污水从左向右流经该装置时，M、N两电极间将产生电势差U。
（1）若使用多用电表的电压挡测量M、N电极间的电势差，则与图甲中M相连的应是多用电表的 色表笔（选填“红”或“黑”）。
（2）某次测量时，使用了多用电表250mV量程的直流电压挡，表盘示数如图乙所示，则M、N电极间的电势差U= mV。
（3）若多用电表使用直流电压挡时，可近似视为理想电压表，则根据（2）中测得的电压值，可估算出污水的速度为 m/s（结果保留2位有效数字）。
评卷人得分
四、解答题
14．一根长2m的直导线，通有3A的电流，放在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．计算导线受到的安培力的大小，并在图中画出安培力的方向．

15．如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成夹角．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变．不计重力．
（1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间；
（2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值．
16．如图所示，在平面的第三象限内存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里，磁感应强度为；在第四象限内存在匀强电场，电场方向平行于轴向上。一个质量为、电量为的带电粒子从孔以初速度垂直于轴进入磁场中，并从孔垂直于轴射出磁场进入匀强电场中，最后打在轴上点，且。若已知、、、，不计粒子重力，试求：
（1）粒子从点运动到点所需时间？
（2）粒子抵达点时的动能？
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
解析：A．带电粒子在磁场中运动时，如果运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力作用，故A正确；
B．根据公式f=qvBsinθ，速度大，洛伦兹力不一定大，还要看θ的情况，故B错误；
C．根据公式f=qvBsinθ，速度大，洛伦兹力也不一定小，还要看θ的情况，故C错误；
D．根据公式f=qvBsinθ，静止的带电粒子在磁场中一定不受洛伦兹力，故D错误。
答案：A。
点拨：本题考查了洛伦兹力的大小与速度大小关系的公式，知道公式f=qvBsinθ中θ表示速度与磁场方向的夹角。
2．C
解析：A．若带电粒子最开始静止，则带电粒子不会受到洛伦兹力，则带电粒子静止不动，A可能，不符合题意；
B．当带电粒子与磁场的方向平行时，不受洛伦兹力作用，因此做匀速直线运动，B可能，不符合题意；
CD．带电粒子在匀强磁场中受到洛伦兹力作用，因洛伦兹力时刻与速度方向垂直，则洛伦兹力方向不断变化，加速度不断变化，则带电粒子只可能做变加速运动，不可能做匀变速运动，C不可能，符合题意、D可能，不符合题意。
答案：C。
3．B
解析：根据右手螺旋定则，螺线管内部的磁场方向向下。根据左手定则知，电子所需的洛伦兹力方向垂直纸面向里，则阴极射线管中的电子束将向纸面内偏转。
答案：B。
4．D
解析：由直导线cd电流方向，可以用安培定则来确定导线ab处的磁场垂直纸面向外， 根据左手定则可知，判断a端受到向下的安培力，b端也受向下的力
离导线越远，磁场越弱，则a端的安培力较大，从而使得ab杆发生转动，转动到电流方向相反过程中，出现相互排斥，ab将远离cd。
ABC错误，D正确。
答案：D。
5．D
解析：我们以导线右侧的一小段导线为研究对象，磁场竖直方向分量竖直向上，由左手定则判断，该小段受到的安培力垂直纸面向外。将右侧所有小段导线受到的安培力合成，则右侧导线受到的安培力垂直纸面向外。同理分析，可知，左侧导线受到的安培力垂直纸面向里。所以从上往下看，导线顺时针转动。我们分析当导线转动90°时，此时电流方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，安培力向下。由上述分析可知，导线在顺时针转动的同时，向下运动。答案：D。
6．C
解析：粒子垂直进入磁场，由洛伦兹力提供向心力得
qvB＝m
解得
r＝
粒子在磁场中做圆周运动的周期
T＝＝＝
已知B1＝2B2，则
r2＝2r1
粒子运动轨迹如图所示，粒子在磁场B1中运动的时间为T1，在磁场B2中运动的时间为，粒子从进入磁场到下一次到达O点所用的时间
t＝T1＋＝＋＝＝
或
t＝＝
答案：C。
7．C
解析：设正方形边长为L，开始时通过线圈总电流为I，则导线框受安培力为
F=BIL
将接入点从两侧中点A、B换成对角点M、N，则导线框的电阻不变，电流仍为I，导线框的等效长度为L，则导线框受安培力为
F′=BIL=F
答案：C。
8．ACD
解析：A．由左手定则可知，磁场向里，电流斜向左上方，安培力方向应垂直导线斜向左下方，故A错误，符合题意；
B．由左手定则可知，磁场向里，电流水平向左，安培力方向垂直导线斜向下，故B正确，不符合题意；
C．由左手定则可知，磁场向外，电流向里，与磁场方向平行，故没有安培力，故C错误，符合题意；
D．由左手定则可知，磁场向水平向右，电流向里，安培力方向垂直导线向下，故D错误，符合题意；
答案：ACD．
点拨：根据图示电流与磁场方向，应用左手定则：伸开左手，大拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，大拇指指向为安培力的方向，从而分析答题．
9．BD
解析：A．回旋加速器只能加交流电源，A错误；
B．D形金属盒能够屏蔽电场，所以盒内只有磁场，B正确；
C．由，，可知半径越大，动能越大，但是当速度达到一定时要考虑相对论效应，速度增大，质量增加，磁偏转的周期变化，粒子不能一直被无限加速，C错误；
D．粒子经过电场加速，磁场不做功，动能不变，D正确。
答案：BD。
10．AD
解析：A．设当电流表示数为零时，弹簧的伸长为△x，则有
mg=k△x
解得
故A正确；
B．为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，跟左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端，因此M端应接正极，故B错误；
C．如果把此电流表放入匀加速下降的升降机中，金属棒处于失重状态，则指针示数比正常情况下要减小，测得的电流值减小，故C错误；
D．设满量程时通过MN的最大电流强度为Im，则有
BIml+mg=k（h+△x）
解得
故D正确。
答案：AD。
11．BD
解析：A．由左手定则可知，磁场的方向垂直于纸面向外，故A错误；
B．根据动能定理得
解得
故B正确；
C．在磁场中做圆周运动的周期
碘131与碘127在磁场中运动半个圆周，时间均为，由于碘131与碘127的质量不同，则运动的时间不同，故C错误；
D．在磁场中，洛伦兹力提供向心力
可得
可得
则打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为
联立可得
故D正确。
答案：BD。
12． D
解析：（1）[1]AB．该实验探究了导体棒通电长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误；
C．根据安培力大小公式
F=BIL
平衡时
可知把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，夹角θ不变，故C错误；
D．把接入电路的导体棒从①，④两端换成②、③两端，则L减小，故安培力减小，夹角θ减小，故D正确。
答案：D。
（2）[2] 若把电流为I且接通②、③时，导体棒受到的安培力记为F，则
F=BIL
当电流减半且接通①、④时，导体棒的安培力为
13． 黑 145 1.8
解析：（1）根据左手定则，N端聚集正电荷，电势较高；M端聚集负电荷，电势较低，故M端接黑表笔。
（2）由题图可知，250 mV挡对应的每小格为5 mV，故读数为145 mV。
（3）根据
解得
14． ;由左手定则可判断安培力的方向向上
解析：由安培力公式
得
由左手定则可判断，安培力的方向向上，如图所示：

点睛：解决本题的关键是掌握安培力的大小公式 ，以及会通过左手定则判断安培力的方向．
15．（1） ； （2）
解析：（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，设运动半径为R，运动周期为T，根据洛伦兹力公式以及圆周运动规律，可得
依题意，粒子第一次到达x轴时，运动转过的角度为，所需时间
联立解得
（2）粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度为零，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x轴时速度大小仍为，设粒子在电场中运动的总时间为
加速度大小为a，电场强度大小为E，有
联立解得
根据题意，要使粒子能够回到P点，必须满足
联立解得，电场强度的最大值为
16．（1）；（2）
解析：（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为，受到的洛伦兹力提供向心力有
设粒子在电场中受到的电场力为，有
粒子在磁场中运动的时间为
联立解得粒子从运动到的时间为
（2）粒子由运动到的过程中，由动能定理有
联立解得粒子到的动能为
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