2023-2024学年粤教版选择性必修2第一章《磁场》单元测试B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
B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）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）
A．磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的通电导线有关
B．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的通电导线所受磁场力方向一致
C．在磁场中某点的通电导线不受磁场力作用时，该点磁感应强度大小一定为零
D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
2．一带负电且电荷量大小为q的粒子，重力不计，空间有竖直向下的磁感强度大小为B的匀强磁场，为使粒子以速度v水平射入该区域时做匀速直线运动，可以在该区域加上匀强电场，则所加匀强电场的场强大小和方向是（ ）
A．垂直纸面向外，大小为Bv B．竖直向上，大小为Bv
C．垂直纸面向里，大小为 D．竖直向下，大小为
3．如图所示正方形区域内，有垂直于纸面向里的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带正电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准正方形区域的中心射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A．这些粒子在磁场中运动的时间都相等
B．在磁场中运动时间越短的粒子，其速率越小
C．在磁场中运动时间越短的粒子，其轨道半径越大
D．在磁场中运动时间越短的粒子，其通过的路程越小
4．如图所示为一个质量为m、电荷量为q的带正电的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中（不计空气阻力）。现给圆环水平向右初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像可能是下图中的（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形导线框ABCD处于匀强磁场中，线框的边长为a，线框平面与磁场方向垂直，线框的两个端点A、B接有电源。当通过电源的电流为I时，DC边受到的安培力大小为F，下列说法正确的是（ ）

A．AB边受到的安培力大小为F B．整个线框受到的安培力大小为2F
C．匀强磁场的磁感应强度大小为 D．匀强磁场的磁感应强度大小为
6．如图所示的平行板之间，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子（不计重力）射入后发生偏转的情况不同。这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。下列关于速度选择器的说法正确的是（　　）
A．这个特定速度与粒子的比荷有关
B．从左向右以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器
C．从右向左以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器
D．只有带正电的粒子才有可能沿直线穿出速度选择器
7．我国最北的城市漠河地处高纬度地区，在晴朗的夏夜偶尔会出现美丽的彩色“极光”，如图甲所示。极光是宇宙中高速运动的带电粒子受地磁场影响，与空气分子作用的发光现象。若宇宙粒子带正电，因入射速度与地磁场方向不垂直，故其轨迹偶成螺旋状如图乙所示（相邻两个旋转圆之间的距离称为螺距）。下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子进入大气层后与空气发生相互作用，在地磁场作用下的旋转半径会越来越大
B．若越靠近两极地磁场越强，则随着纬度的增加，以相同速度入射的宇宙粒子的运动半径越大
C．当不计空气阻力时，若入射粒子的速率不变，仅减小与地磁场的夹角，则旋转半径减小，而螺距不变
D．漠河地区看到的“极光”将以顺时针方向（从下往上看）向前旋进
评卷人得分
二、多选题
8．关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法中正确的是（ ）
A．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
B．电荷所受电场力可能与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力与磁场方向垂直
C．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断
D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功
9．一根长0.001m的导线通有0.1A的电流，放置在匀强磁场中，导线所受磁场力的大小为0.001N，则该磁场的磁感应强度的大小可能为（ ）
A．5T B．10T C．15T D．20T
10．一根中空的绝缘圆管放在光滑的水平桌面上，圆管底端有一个带正电的光滑小球，小球的直径恰好等于圆管的内径。空间存在一个竖直向下的的匀强磁场，如图所示。现用一拉力F拉圆管并维持圆管以某速度水平向右匀速运动，则在圆管水平向右运动的过程中（ ）
A．小球动能一直增加
B．小球做类平抛运动，且洛伦兹力做正功
C．小球做类平抛运动，且洛伦兹力不做功
D．小球所受洛伦兹力一直沿圆管向管口方向
11．回旋加速器是利用磁场控制带电粒子的运动轨道、用电场进行加速的仪器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒、构成，其间留有空隙。假设带电粒子的质量为m、电荷量为q，磁场的磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（　　）

A．两个铜质D形盒空隙间的电源频率为
B．粒子的能量从电场中获得
C．增大磁感应强度，可以提高粒子的最终动能
D．增大电场强度，可以提高粒子的最终动能
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率．水平管道长为l、宽度为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中．管道上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G(内阻为Rg)连接．管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度v自左向右通过．闭合开关S，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数．
(1)图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为 Ω．
(2)与N板相连接的是电流表G的 极(填“正”或“负”)．
(3)图丙所示的电流表读数为 μA．
(4)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I绘制出图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为(-a，0)和(0，b)，则磁场的磁感应强度为 ，导电液体的电阻率为 ．
13．某学习小组利用如图所示装置测量虚线框内匀强磁场的磁感应强度。U形单匝金属框底边水平、两侧边竖直且等长，其上端通过绝缘轻质细线跨过滑轮与托盘相连，且U形单匝金属框平面与磁场方向垂直。其实验步骤如下：
①用刻度尺测出U形单匝金属框的底边长为L；
②在托盘内加入适量细沙，使形单匝金属框处于静止状态，并用天平称出此时细沙的质量为m1；
③将U形单匝金属框接入电路，使其底边通入大小为I、方向水平向右的电流后，需在托盘内增加适量细沙，才能使U形单匝金属框重新处于静止状态，并用天平称出此时细沙的总质量为m2。
（1）由实验可知，U形单匝金属框底边受到的安培力方向 （填“竖直向上”或“竖直向下”），磁场方向垂直于纸面 （填“向里”或“向外”）。
（2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为B= 。
评卷人得分
四、解答题
14．平行轨道上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，如图所示，图中虚线框1、2、3、4、5等内部是磁场区域，磁场方向垂直纸面向里或向外，要使小车在图示位置时受到向右的安培力，虚线框1、2部分的磁场方向如何？平板小车经过磁场区域2、3位置时，如果仍要使小车受到向右的推力，此时虚线框2、3部分的磁场方向应如何？怎样改变磁场方向才能使小车始终受到向右的推力？实际生活中哪种交通工具的驱动原理与此相仿？
15．在以坐标原点为中心、边长为L的正方形区域内，存在磁感应强度为B方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。在A处有一个粒子源：可以连续不断的沿x轴负方向射入速度不同的带电粒子，且都能从磁场的上边界射出。已知粒子的质量为m，电量大小为q，不计重力和粒子间的相互作用。
（1）若粒子从与y轴的交点射出，试判断粒子的电性并计算粒子射入磁场的速度的大小；
（2）若粒子以速度射入磁场，求粒子在磁场中运动时间t。
16．在平面坐标系第I、IV象限内虚线PQ与y轴之间有垂直坐标平面向外的匀强磁场，PQ到y轴的距离为L。第II象限内有沿x轴正方向的匀强电场。C、D两个水平平行金属板之间的电压为U。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子（不计粒子重力）从靠近D板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上处的A点垂直于x轴射入电场，粒子进入磁场时速度方向与y轴正方向夹角θ=60°，且粒子恰好不从PQ边界射出，求：
（1）粒子运动到A点的速度大小；
（2）匀强电场的场强大小E；
（3）匀强磁场的磁感应强度大小B。
(
…………○…………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．D
解析：A．磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的通电导线无关，A错误；
B．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的通电导线所受磁场力方向垂直，B错误；
C．在磁场中某点的通电导线不受磁场力作用时，有可能时电流方向与磁场方向平行，该点磁感应强度大小不一定为零，C错误
D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，D正确。
答案：D。
2．A
解析：根据左手定则，带负电的粒子受洛伦兹力的方向垂直纸面向外，要使粒子以速度v水平射入该区域时做匀速直线运动，则粒子受电场力方向垂直纸面向里，则场强方向垂直纸面向外，且满足
即
E=Bv
答案：A。
3．C
解析：ABC．由周期公式得
由于带电粒子们的B、q、m均相同，所以T相同，根据
可知，在磁场中运动时间越短的带电粒子，圆心角越小，半径越大，由
知速率一定越大，故AB错误C正确；
D．经过的路程即为弧长
由于圆心角越小，半径越大，所以路程不一定小，D错误。
答案：C。
4．A
解析：A．若满足
则杆对环无压力，无摩擦力，环做匀速直线运动，选项A正确；
BC．若满足
则有
滑动过程中，摩擦力阻碍环的运动，环做减速运动，速度越小，洛伦兹力越小，则压力增大，由
可知，加速度增大，即做加速度增大的减速运动，直到停止，选项BC错误；
D．若满足
则有：
滑动过程中，摩擦力阻碍环的运动，环做减速运动，速度越小，洛伦兹力越小，则减小，由
可知，加速度减小，即做加速度减小的减速运动，当速度减小到某个值使得
时，有
无摩擦力，不再减速，接下来做匀速直线运动，选项D错误。
答案：A。
5．D
解析：A．导体棒ADCB和AB是并联关系，其电阻之比为3：1，因为并联电路电压相等，根据闭合电路欧姆定律，电流之比为1：3，DC边受到的安培力大小为F，即
AB边受到的安培力大小为
故A错误；
B．AD与CB棒上的安培力等大反向，合力为零，则整个线框受到的安培力大小为AB和DC棒安培力的矢量和，则
故B错误；
CD．根据DC边受到的安培力
解得
故C错误，D正确。
答案：D。
6．B
解析：ABD．当带电粒子能从左向右做匀速直线运动穿出速度选择器，电场力和洛伦兹力方向相反，大小相等，即
Eq＝qvB
解得
该速度与粒子的质量和带电荷量无关，AD错误，B正确；
C．当粒子从右向左运动时，电场力和洛伦兹力的方向相同，粒子不可能沿直线穿过，C错误。
答案：B。
7．D
解析：A．带电粒子进入大气层后，由于与空气相互作用，粒子的运动速度会变小，在洛伦兹力作用下的偏转半径
会变小，故A错误；
B．若越靠近两极地磁场越强，则随着纬度的增加地磁场变强，其他条件不变，则半径变小，故B错误；
C．当不计空气阻力时，将带电粒子的运动沿磁场方向和垂直于磁场方向进行分解，沿磁场方向将做匀速直线运动，垂直于磁场方向做匀速圆周运动。若带电粒子运动速率不变，与磁场的夹角变小，则速度的垂直分量变小，故粒子在垂直于磁场方向的运动半径会减少，即直径D减小。而速度沿磁场方向的分量变大，故沿磁场方向的匀速直线运动将变快，则螺距将增大。故C错误。
D．漠河地区的地磁场竖直分量是竖直向下的，宇宙粒子入射后，由左手定则可知，从下往上看将以顺时针的方向向前旋进，故D正确。
答案：D。
8．BC
解析：A．电荷在电场中一定受电场力作用，静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，故A错误；
B．正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，任意电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，故B错误；
C．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断，故C正确；
D．洛伦兹力始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，故D错误。
答案：C。
9．BCD
解析：根据安培力公式可知
则该磁场的磁感应强度的大小的范围是
答案：BCD。
10．AC
解析：ABC．设管子运动速度为v1，小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动。小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B，q、v1、B均不变，F1不变，小球沿管子做匀加速直线运动，所以小球做类平抛运动，轨迹是一条抛物线；因为小球的速度不断增大，所以小球的动能增加；因为洛仑兹力的方向始终和速度垂直，所以洛仑兹力不做功，AC正确，B错误；
D．洛伦兹力总是与速度垂直，小球运动的轨迹是一条抛物线，速度方向不断变化，洛仑兹力方向不断变化，D错误。
答案：AC。
11．BC
解析：A．两个铜质D形盒空隙间的电源频率与粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，设为T，由
联立得
所以两个铜质D形盒空隙间的电源频率为
故A错误；
B．离子每次通过D形盒D1、D2间的空隙时，电场力做正功，动能增加，所以离子从电场中获得能量。而通过磁场，洛伦兹力不做功，在磁场中无法获得能量，故B正确；
CD．设D形盒的半径为R，当离子圆周运动的半径等于R时，获得的动能最大，则由
得则
最大动能为
最大动能可见，最大动能与加速电压中的电场强度无关。而增大磁感应强度，可以提高粒子的最终动能增大，故C正确，D错误。
答案：BC。
12． 290.1 负 24.0
解析：（1）电阻箱的示数：，（2）根据左手定则可知，带正电的粒子向前表面偏转，带负电的粒子向后表面偏转，故N带负电，则与N板相连接的是电流表G的负极；（3）丙所示的电流表读数为；（4）液体以恒定速度v自左向右通过管道，则所受的电场力与洛伦兹力平衡，即，又，解得：，则回路中产生的电流为，变形得：，由题知斜率，解得：，纵截距离，解得：，根据电阻定律得：，其中，联立解得：.
点拨：当液体以稳定速度通过时电场力与磁场力平衡，求出两端的电压，根据闭合电路的欧姆定律求出电流，再根据图象所给信息求出相关的物理量．
13． 竖直向下 向外
解析：（1）[1][2]通电后需在托盘内增加适量细沙，才能使U形单匝金属框重新处于静止状态，由此可知安培力方向竖直向下，电流方向水平向右，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外。
（2）[3]设U形单匝金属框质量为m，托盘质量为M，未通电时，有
通电后，有
联立解得
14．1部分磁场方向垂直于纸面向里，2部分磁场方向垂直于纸面向外；2部分磁场方向垂直于纸面向里，3部分的磁场方向应垂直于纸面向外；只有保持线框左边部分磁场方向垂直于纸面向里，右边部分磁场方向垂直于纸面向外；磁悬浮列车。
解析：线框中电流方向为逆时针方向，要使小车受到向右的安培力，由左手定则可知1部分磁场方向垂直于纸面向里，2部分磁场方向垂直于纸面向外；平板小车经过磁场区域2、3位置时，如果仍要使小车受到向右的推力，由左手定则可知此时虚线框2部分磁场方向垂直于纸面向里，3部分的磁场方向应垂直于纸面向外；只有保持线框左边部分磁场方向垂直于纸面向里，右边部分磁场方向垂直于纸面向外才能使小车始终受到向右的推力；磁悬浮列车的驱动原理与此相仿。
15．（1）负电，；（2）
解析：（1）由左手定则可知粒子带负电，若粒子从EF与y轴的交点射出，由几何关系得粒子运动的半径
由牛顿运动定律得
解得
（2）由牛顿运动定律
解得
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动所对应的回旋角，由几何关系可得
解得
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期
解得
16．（1）；（2）；（3）
解析：（1）由动能定理得
可得粒子运动到A点的速度大小
（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，根据速度关系得
根据动能定理
联立解得
（3）带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力
.
当粒子运动的轨刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页