2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊（粵教版）第一章測評(píng)卷

第一章測評(píng)卷(滿分:100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng) B.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D.只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)2.如圖所示,空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng),從C點(diǎn)離開該區(qū)域;如果該區(qū)域只有電場,則粒子從B點(diǎn)離開該區(qū)域;如果該區(qū)域只有磁場,則粒子從D點(diǎn)離開該區(qū)域.設(shè)粒子在上述3種情況下,從A點(diǎn)到B點(diǎn),從A點(diǎn)到C點(diǎn)和A點(diǎn)到D點(diǎn)所用的時(shí)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(jì))()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(dǎo)線,導(dǎo)線與條形磁鐵垂直.給導(dǎo)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(dǎo)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(yù)測)下列裝置中都涉及磁場的具體應(yīng)用,關(guān)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(dòng)能B.圖乙為磁流體發(fā)電機(jī),可判斷出A極板比B極板電勢低C.圖丙為質(zhì)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(cè)沿軸線進(jìn)入后都做直線運(yùn)動(dòng)5.初速度為v0的電子,沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出,直導(dǎo)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(zhuǎn),速率不變B.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率改變C.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率不變D.電子將向右偏轉(zhuǎn),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(yùn)動(dòng)軌跡,可分析月球磁場的強(qiáng)弱分布情況,探測器通過月球表面a、b、c、d四個(gè)位置時(shí),拍攝到的電子運(yùn)動(dòng)軌跡照片如圖所示.設(shè)電子速率相同,且與磁場方向垂直,則可知四個(gè)位置的磁場從強(qiáng)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(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場.一帶正電的粒子從f點(diǎn)沿fd方向射入磁場區(qū)域,當(dāng)速度大小為vb時(shí),從b點(diǎn)離開磁場,在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tb,當(dāng)速度大小為vc時(shí),從c點(diǎn)離開磁場,在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tc,不計(jì)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(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)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(cuò)的得0分)8.圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,三個(gè)質(zhì)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?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場,其運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長D.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期Ta<Tb<Tc9.如圖所示,在勻強(qiáng)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(zhì)量為m的導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖所示方向的電流后,導(dǎo)線恰能保持靜止,則磁感應(yīng)強(qiáng)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(jī)的示意圖如圖所示.平行金屬板a、b之間存在勻強(qiáng)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(fù)離子)垂直于磁場的方向噴入磁場,金屬板a、b間便會(huì)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(gè)電極.若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí),下列判斷正確的是()A.a是電源的正極,b是電源的負(fù)極B.帶負(fù)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(dòng)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(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在原點(diǎn)O有一個(gè)離子源向x軸上方的各個(gè)方向發(fā)射出質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子(不計(jì)重力),速率都為v.對那些在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的離子,在磁場中可能到達(dá)的最大x、y值為x=,y=.

12.(9分)(2024廣東佛山高二階段練習(xí))某興趣小組的同學(xué)們設(shè)計(jì)了利用磁傳感器霍爾元件來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(gè)數(shù)為n,實(shí)驗(yàn)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(shí),電壓表的正接線柱應(yīng)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(hào)表示)

(3)同學(xué)們經(jīng)過分析可知,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為.(用U、e及題中涉及的物理量符號(hào)表示)

13.(10分)如圖所示,金屬梯形框架導(dǎo)軌放置在豎直平面內(nèi),頂角為θ,底邊ab長為l,垂直于梯形平面有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場.在導(dǎo)軌上端再放置一根水平金屬棒cd,其質(zhì)量為m,導(dǎo)軌上接有電源,使abcd構(gòu)成回路,回路電流恒為I,cd恰好靜止.已知金屬棒和導(dǎo)軌之間接觸良好,不計(jì)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(gè)邊長為L的正方形,它是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場橫截面的邊界線.一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)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(zhì)量為m(重力不計(jì)),則該帶電粒子在磁場中飛行時(shí)間最長是多少?若要帶電粒子飛行時(shí)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(gè)區(qū)域.一質(zhì)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(diǎn)水平向右射入Ⅰ區(qū).粒子在Ⅰ區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),只受到大小不變、方向豎直向下的電場作用,電場強(qiáng)度大小為E;在Ⅱ區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),只受到勻強(qiáng)磁場的作用,磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)到出發(fā)點(diǎn)P0的距離.答案：1.A帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關(guān),當(dāng)速度方向與磁場方向平行時(shí),它不受洛倫茲力作用,又不受其他力作用,這時(shí)它將做勻速直線運(yùn)動(dòng),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(shí)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(yùn)動(dòng),故B、C錯(cuò)誤.只有當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時(shí),帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤.2.C只有電場時(shí),粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),故t1=t2;只有磁場時(shí)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),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(xiàng)C正確.3.C由于條形磁鐵在導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左,由左手定則知,條形磁鐵對通電導(dǎo)線的作用力豎直向上,由牛頓第三定律可知,通電導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)動(dòng)趨勢,f=0,故C正確.4.B圖甲為回旋加速器,粒子做圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2R,得v=qBRm,對于同一個(gè)粒子,增大磁感應(yīng)強(qiáng)度和回旋加速器半徑可以增大粒子的速度,從而增大其動(dòng)能,與電壓U無關(guān),故A錯(cuò)誤;圖乙為磁流體發(fā)電機(jī),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(zhì)譜儀,粒子由加速電場加速,有Uq=12mv2,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),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(zhuǎn)磁場,所以打到同一位置的粒子的比荷相同,故C錯(cuò)誤;圖丁為速度選擇器,粒子只能從左向右運(yùn)動(dòng)才符合原理,5.A由右手定則可知導(dǎo)體右側(cè)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(yùn)動(dòng),由題圖可知在a、b、c、d四圖中電子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑大小關(guān)系為Rd>Rc>Rb>Ra,由半徑公式R=mvqB可知,半徑越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小,所以Ba>Bb>Bc>Bd,D正確7.A如圖所示,設(shè)正六邊形的邊長為l,當(dāng)帶電粒子的速度為vb時(shí),其圓心在a點(diǎn),軌道半徑r1=l,轉(zhuǎn)過的圓心角θ1=23π.當(dāng)帶電粒子的速率為vc時(shí),其圓心在O點(diǎn)(即fa、cb延長線的交點(diǎn)),故軌道半徑r2=2l,轉(zhuǎn)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(gè)帶電粒子的質(zhì)量、電荷量均相同,在同一個(gè)磁場中,根據(jù)qvB=mv2r,可得r=mvqB,當(dāng)速度越大時(shí)、軌道半徑越大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由T=2πmqB及t=θ2πT可知,三粒子運(yùn)動(dòng)周期相同,a在磁場中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角最大,9.BCD當(dāng)磁場方向垂直斜面向上時(shí),安培力沿斜面向下,導(dǎo)體棒不可能靜止在斜面上,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)磁場方向垂直斜面向下時(shí),mgsinα=BIL,得B=mgsinαIL,故選項(xiàng)B正確;當(dāng)磁場方向豎直向下時(shí),mgtanα=BIL,得B=mgtanαIL,故選項(xiàng)C正確;當(dāng)磁場方向水平向左時(shí),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(fù)離子受到的洛倫茲力方向向上,因此a是電源的負(fù)極,b是電源的正極,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件,有qvB=qEd,解得電源的電動(dòng)勢E=Bdv,只減小等離子體的入射速度v,電源的電動(dòng)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(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其偏轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,射到y(tǒng)軸上最遠(yuǎn)的離子是沿x軸負(fù)方向射出的離子.而射到x軸上最遠(yuǎn)的離子是沿y軸正方向射出的離子.這兩束離子可能到達(dá)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(zhuǎn),N帶負(fù)電,故電壓表的正接線柱應(yīng)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shè)金屬棒接入回路的長度為d,則BId=mg,可得d=mg設(shè)ab邊與O點(diǎn)的垂直距離為H由幾何關(guān)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(shè)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(yùn)動(dòng),粒子帶正電,由左手定則可知它將向ab方向偏轉(zhuǎn),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(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2r,運(yùn)動(dòng)的周期為T=2由于帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與半徑和速率均沒有關(guān)系,這說明了它在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅與軌跡所對的圓心角大小有關(guān).由圖可以發(fā)現(xiàn)帶電粒子從入射邊進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí)間是變化的,r≤r0,在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相同的,也是在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)的時(shí)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(shí)間最長是5πm3qB;帶電粒子的速度應(yīng)符合條件15.答案2解析帶