2024-2025學年高二物理選擇性必修第二冊（粵教版）第一章測評卷

第一章測評卷(滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.關于帶電粒子在勻強磁場中的運動,不考慮其他場力(重力)作用,下列說法正確的是()A.可能做勻速直線運動 B.可能做勻變速直線運動C.可能做勻變速曲線運動 D.只能做勻速圓周運動2.如圖所示,空間的某一區(qū)域內存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁場,一個帶電粒子以某一初速度由A點進入該區(qū)域沿直線運動,從C點離開該區(qū)域;如果該區(qū)域只有電場,則粒子從B點離開該區(qū)域;如果該區(qū)域只有磁場,則粒子從D點離開該區(qū)域.設粒子在上述3種情況下,從A點到B點,從A點到C點和A點到D點所用的時間分別是t1、t2和t3,比較t1、t2和t3的大小,則(粒子重力忽略不計)()A.t1=t2=t3 B.t2<t1<t3C.t1=t2<t3 D.t1=t3>t23.如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根長直導線,導線與條形磁鐵垂直.給導線通以垂直紙面向里的電流,用FN表示條形磁鐵對桌面的壓力,用f表示桌面對條形磁鐵的摩擦力,則導線通電后與通電前相比較()A.FN減小,f=0B.FN減小,f≠0C.FN增大,f=0D.FN增大,f≠04.(2024廣東中山模擬預測)下列裝置中都涉及磁場的具體應用,關于這些裝置的說法正確的是()A.圖甲為回旋加速器,增加電壓U可增大粒子的最大動能B.圖乙為磁流體發(fā)電機,可判斷出A極板比B極板電勢低C.圖丙為質譜儀,打到照相底片D同一位置粒子的電荷量相同D.圖丁為速度選擇器,特定速率的粒子從左、右兩側沿軸線進入后都做直線運動5.初速度為v0的電子,沿平行于通電長直導線的方向射出,直導線中電流方向與電子的初速度方向如圖所示,則()A.電子將向右偏轉,速率不變B.電子將向左偏轉,速率改變C.電子將向左偏轉,速率不變D.電子將向右偏轉,速率改變6.月球上的磁場極其微弱,通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡,可分析月球磁場的強弱分布情況,探測器通過月球表面a、b、c、d四個位置時,拍攝到的電子運動軌跡照片如圖所示.設電子速率相同,且與磁場方向垂直,則可知四個位置的磁場從強到弱的排列正確的是()A.Bb→Ba→Bd→Bc B.Bd→Bc→Bb→BaC.Bc→Bd→Ba→Bb D.Ba→Bb→Bc→Bd7.如圖所示,正六邊形abcdef區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場.一帶正電的粒子從f點沿fd方向射入磁場區(qū)域,當速度大小為vb時,從b點離開磁場,在磁場中運動的時間為tb,當速度大小為vc時,從c點離開磁場,在磁場中運動的時間為tc,不計粒子重力,則()A.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1B.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2C.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1D.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場,三個質量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同的速率沿著AO方向對準圓心O射入磁場,其運動軌跡如圖所示.若帶電粒子只受磁場力的作用,則下列說法正確的是()A.a粒子速率最大B.c粒子速率最大C.a粒子在磁場中運動的時間最長D.它們做圓周運動的周期Ta<Tb<Tc9.如圖所示,在勻強磁場B的區(qū)域中有一光滑斜面體,在斜面體上放置一根長為L、質量為m的導線,當通以如圖所示方向的電流后,導線恰能保持靜止,則磁感應強度B滿足()A.B=mgsinαIL,方向垂直斜面向上 B.B=C.B=mgtanαIL,方向豎直向下 D.B=10.磁流體發(fā)電機的示意圖如圖所示.平行金屬板a、b之間存在勻強磁場,將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量等量正、負離子)垂直于磁場的方向噴入磁場,金屬板a、b間便會產(chǎn)生電壓.如果把金屬板a、b與用電器相連接,用電器電阻為R,金屬板a、b等效直流電源的兩個電極.若磁場的磁感應強度為B,離子入射速度為v,金屬板a、b間距為d,兩金屬板間等離子體的等效電阻為r.穩(wěn)定時,下列判斷正確的是()A.a是電源的正極,b是電源的負極B.帶負電的離子在兩金屬板間受到的洛倫茲力方向向下C.只減小等離子體的入射速度v,電源的電動勢減小D.用電器中的電流為Bdv三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(6分)如圖所示,在x軸的上方(y≥0)存在著垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度為B.在原點O有一個離子源向x軸上方的各個方向發(fā)射出質量為m,電荷量為q的正離子(不計重力),速率都為v.對那些在xOy平面內運動的離子,在磁場中可能到達的最大x、y值為x=,y=.

12.(9分)(2024廣東佛山高二階段練習)某興趣小組的同學們設計了利用磁傳感器霍爾元件來測量勻強磁場的磁感應強度的實驗方案,其原理圖如圖所示.已知該霍爾元件的載流子為電子,電荷量為e,勻強磁場垂直于霍爾元件上下兩面豎直向上,霍爾元件的長、寬、高分別為a、b、c,單位體積中自由電子的個數(shù)為n,實驗中從右向左通過霍爾元件的電流為I.(1)用電壓表測量M、N間的電壓時,電壓表的正接線柱應與(選填“M”或“N”)相接,正確連接后測得的電壓為U.

(2)電子(載流子)勻速通過霍爾元件的過程中,垂直于M、N方向受到的電場力大小為.(用U、e及題中涉及的物理量符號表示)

(3)同學們經(jīng)過分析可知,勻強磁場的磁感應強度大小為.(用U、e及題中涉及的物理量符號表示)

13.(10分)如圖所示,金屬梯形框架導軌放置在豎直平面內,頂角為θ,底邊ab長為l,垂直于梯形平面有一個磁感應強度大小為B的勻強磁場.在導軌上端再放置一根水平金屬棒cd,其質量為m,導軌上接有電源,使abcd構成回路,回路電流恒為I,cd恰好靜止.已知金屬棒和導軌之間接觸良好,不計摩擦阻力,重力加速度為g,求:(1)cd所受的安培力;(2)cd與ab邊之間的高度差h.14.(13分)如圖所示,abcd是一個邊長為L的正方形,它是磁感應強度為B的勻強磁場橫截面的邊界線.一帶電粒子從ad邊的中點O與ad邊成θ=30°角且垂直于磁場方向射入.若該帶電粒子所帶電荷量為q、質量為m(重力不計),則該帶電粒子在磁場中飛行時間最長是多少?若要帶電粒子飛行時間最長,帶電粒子的速度必須符合什么條件?15.(16分)如圖所示,與水平面成45°角的平面MN將空間分成Ⅰ和Ⅱ兩個區(qū)域.一質量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從平面MN上的P0點水平向右射入Ⅰ區(qū).粒子在Ⅰ區(qū)運動時,只受到大小不變、方向豎直向下的電場作用,電場強度大小為E;在Ⅱ區(qū)運動時,只受到勻強磁場的作用,磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向里.粒子的重力可以忽略.求粒子首次從Ⅱ區(qū)離開時到出發(fā)點P0的距離.答案：1.A帶電粒子在勻強磁場中運動時所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關,當速度方向與磁場方向平行時,它不受洛倫茲力作用,又不受其他力作用,這時它將做勻速直線運動,故A正確.因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,改變速度方向,因而同時也改變洛倫茲力的方向,故洛倫茲力是變力,粒子不可能做勻變速運動,故B、C錯誤.只有當速度方向與磁場方向垂直時,帶電粒子才做勻速圓周運動,故D錯誤.2.C只有電場時,粒子做類平拋運動,水平方向為勻速直線運動,故t1=t2;只有磁場時粒子做勻速圓周運動,速度大小不變,但沿AC方向的分速度越來越小,故t3>t2,綜上所述可知,選項C正確.3.C由于條形磁鐵在導線所在處的磁感應強度方向水平向左,由左手定則知,條形磁鐵對通電導線的作用力豎直向上,由牛頓第三定律可知,通電導線對條形磁鐵的作用力豎直向下,使條形磁鐵與桌面間的壓力變大;由于通電導線對條形磁鐵的作用力豎直向下,因此條形磁鐵沒有水平運動趨勢,f=0,故C正確.4.B圖甲為回旋加速器,粒子做圓周運動,由洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2R,得v=qBRm,對于同一個粒子,增大磁感應強度和回旋加速器半徑可以增大粒子的速度,從而增大其動能,與電壓U無關,故A錯誤;圖乙為磁流體發(fā)電機,根據(jù)左手定則可以判斷,帶正電的粒子向B極板聚集,則B極板為正極,A極板比B極板電勢低,故B正確;圖丙為質譜儀,粒子由加速電場加速,有Uq=12mv2,粒子做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2R,聯(lián)立解得R=1B2Umq,粒子經(jīng)過相同的加速電場和偏轉磁場,所以打到同一位置的粒子的比荷相同,故C錯誤;圖丁為速度選擇器,粒子只能從左向右運動才符合原理,5.A由右手定則可知導體右側磁場垂直紙面向里,由左手定則可知電子受洛倫茲力方向水平向右,所以電子向右偏;由于洛倫茲力不做功,所以電子速率不變.A正確.6.D電子在磁場中做勻速圓周運動,由題圖可知在a、b、c、d四圖中電子運動軌跡的半徑大小關系為Rd>Rc>Rb>Ra,由半徑公式R=mvqB可知,半徑越大,磁感應強度越小,所以Ba>Bb>Bc>Bd,D正確7.A如圖所示,設正六邊形的邊長為l,當帶電粒子的速度為vb時,其圓心在a點,軌道半徑r1=l,轉過的圓心角θ1=23π.當帶電粒子的速率為vc時,其圓心在O點(即fa、cb延長線的交點),故軌道半徑r2=2l,轉過的圓心角θ2=π3,根據(jù)qvB=mv2r,得v=qBrm,故vbvc=r1r2=12.由T=2πrv得T=2π8.BC由于三個帶電粒子的質量、電荷量均相同,在同一個磁場中,根據(jù)qvB=mv2r,可得r=mvqB,當速度越大時、軌道半徑越大,選項A錯誤,B正確;由T=2πmqB及t=θ2πT可知,三粒子運動周期相同,a在磁場中運動的偏轉角最大,9.BCD當磁場方向垂直斜面向上時,安培力沿斜面向下,導體棒不可能靜止在斜面上,故選項A錯誤;當磁場方向垂直斜面向下時,mgsinα=BIL,得B=mgsinαIL,故選項B正確;當磁場方向豎直向下時,mgtanα=BIL,得B=mgtanαIL,故選項C正確;當磁場方向水平向左時,mg=BIL,得B=10.CD根據(jù)左手定則,正離子受到的洛倫茲力方向向下,負離子受到的洛倫茲力方向向上,因此a是電源的負極,b是電源的正極,故A、B錯誤;根據(jù)平衡條件,有qvB=qEd,解得電源的電動勢E=Bdv,只減小等離子體的入射速度v,電源的電動勢也減小,故C正確;根據(jù)閉合電路歐姆定律,可得用電器中的電流為I=BdvR+r,11.答案2解析正離子在勻強磁場中做勻速圓周運動,其偏轉方向為順時針方向,射到y(tǒng)軸上最遠的離子是沿x軸負方向射出的離子.而射到x軸上最遠的離子是沿y軸正方向射出的離子.這兩束離子可能到達的最大x、y值恰好是圓周的直徑,軌跡如圖所示.d=2R=2mvqB12.答案(1)M(2)eUb(3)解析(1)根據(jù)左手定則,電子向N偏轉,N帶負電,故電壓表的正接線柱應與M相接.(2)垂直于M、N方向受到的電場力大小為F=eE=eUb(3)通過霍爾元件的電流為I=neSv=nebcv霍爾元件穩(wěn)定后,有evB=F勻強磁場的磁感應強度大小為B=UnecI13.答案(1)mg,方向豎直向上(2)mg解析(1)由平衡條件知,Fcd=mg,方向豎直向上.(2)設金屬棒接入回路的長度為d,則BId=mg,可得d=mg設ab邊與O點的垂直距離為H由幾何關系知,l解得h=d-在三角形Oab中,tanθ聯(lián)立解得h=mgBI14.答案5πm3qB解析從題設的條件中,可知帶電粒子在磁場中只受洛倫茲力作用,它做勻速圓周運動,粒子帶正電,由左手定則可知它將向ab方向偏轉,帶電粒子可能的軌道如下圖所示(磁場方向沒有畫出),這些軌道的圓心均在與v方向垂直的OM上.帶電粒子在磁場中運動,洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2r,運動的周期為T=2由于帶電粒子做勻速圓周運動的周期與半徑和速率均沒有關系,這說明了它在磁場中運動的時間僅與軌跡所對的圓心角大小有關.由圖可以發(fā)現(xiàn)帶電粒子從入射邊進入,又從入射邊飛出,其軌跡所對的圓心角最大,那么,帶電粒子從ad邊飛出的軌跡中,與ab相切的軌跡的半徑也就是它所有可能軌跡半徑中的臨界半徑r0:r>r0,在磁場中運動時間是變化的,r≤r0,在磁場中運動的時間是相同的,也是在磁場中運動時間最長的.由上圖可知,三角形O2EF和三角形O2OE均為等邊三角形,所以有∠OO2E=π3軌跡所對的圓心角為a=2π-π運動的時間t=Ta由圖還可以得到r0+r02=L2得v≤qBL帶電粒子在磁場中飛行時間最長是5πm3qB;帶電粒子的速度應符合條件15.答案2解析帶