新教材同步系列2024春高中物理章末综合测评1磁场粤教版选择性必修第二册

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章末综合测评(一)　磁场一、单项选择题1．如图所示，通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置，该导线所受安培力大小(　　)A．变大　　 B．变小C．不变　 D．不能确定2．两足够长的直导线POF与EO′Q垂直叠放，相互绝缘，通有大小相等的电流I，电流方向如图所示。若其中一根足够长的直导线通过电流I时，在距离导线d处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)A．B、0　 B．0、2BC．2B、2B　 D．B、B3．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以(　　)A．适当减小磁感应强度　 B．使磁场反向C．适当增大电流　 D．使电流反向4．下列四幅图关于各物理量方向间的关系中，正确的是(　　)A　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　D5．如图所示，甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子，以相同的速率经小孔P垂直磁场边界MN，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直打在磁场边界MN上，运动轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力、空气阻力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是(　　)A．甲带负电荷，乙带正电荷B．甲的质量大于乙的质量C．洛伦兹力对甲做正功D．甲在磁场中运动的时间等于乙在磁场中运动的时间6．有一混合正离子束先后通过正交匀强电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如图所示，如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径r相同，不计离子重力及离子间的相互作用，则它们一定具有相同的(　　)①速度；②质量；③电量；④比荷A．①③　 B．②③④C．①④　 D．①②③④7．如图所示为一种回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，现分别加速氘核H)和氦核He)，下列判断正确的是(　　)A．它们在D形盒中运动的周期不相同B．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能C．它们的最大动能相同D．它们的最大速度相同二、多项选择题8．如图所示，光滑绝缘轨道ABP竖直放置，其轨道末端切线水平，在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域，电场竖直向上，磁场垂直纸面向里，一带电小球从轨道上的A点由静止滑下，经P点进入场区后，恰好沿水平方向做直线运动。则可判定(　　)A．小球带负电B．小球带正电C．若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向上偏D．若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向下偏9．如图所示，有两根长为L，质量为m的细导体棒a、b；a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x，当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是(　　)A．方向向上B．大小为C．要使a仍保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a将不能保持静止10．如图所示是质谱仪工作原理的示意图，带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为0)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则(　　)A．a的质量一定大于b的质量B．a的电量一定大于b的电量C．a运动的时间小于b运动的时间D．a的比荷大于b的比荷三、非选择题11．(2022·广东深圳平冈中学高二期中)某兴趣小组的同学为了测量如图甲所示的磁极已知的方形磁铁表面附近的磁场的磁感应强度的大小，设计了如图乙所示的装置，图乙中两根完全相同的弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘连接。已知方形磁铁的长度远大于金属棒的长度，现进行如下操作：a．断开开关S，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为l1；b．用刻度尺测量金属棒ab的长度为L；c．将方形磁铁置于金属棒ab附近，使方形磁铁在金属棒ab处的磁场垂直于纸面向里(可视为匀强磁场)；d．闭合开关S，待系统稳定后，记录电流表的示数为I，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为l2；e．保持方形磁铁与金属棒ab的距离不变，在小范围内改变方形磁铁相对于金属棒ab的位置，重复实验。回答下列问题：(1)两根轻弹簧的长度l2________l1(选填“>”“＝”或“<”)；(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)测量金属棒ab的质量；(3)已知轻弹簧的劲度系数为k，则方形磁铁表面附近磁场的磁感应强度B＝________。(用已知量和测量的物理量表示)12．(2022·安徽定远育才学校高二期中)电磁血流量计是运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面a、b上固定两块竖直正对的金属电极板(未画出，电阻不计)，磁感应强度大小为0.12 T 的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则a、b电极间存在电势差。(1)若用多用电表监测a、b电极间的电势差，则图甲中与a相连的是多用电表的________色表笔(选填“红”或“黑”)；(2)某次监测中，用多用电表的“250 μV”挡测出a、b电极间的电势差U，如图乙所示，则U＝______________________μV；(3)若a、b电极间的距离d为3.0 mm，血管壁厚度不计，结合(2)中数据可估算出血流速度为________m/s(结果保留两位有效数字)；(4)为了测量动脉血流接入电路的电阻，某小组在a、b间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计G的读数I和电阻箱的示数R，绘制出-R图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为k，纵截距为b，如图丁所示。已知灵敏电流计G的内阻为Rg，则血液接入电路的电阻为__________(用题中的字母k、b、Rg表示)。13．如图所示，在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距1 m的平行导轨上放一重为3 N的金属棒ab，棒上通过3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止，求：(1)匀强磁场的磁感应强度；(2)ab棒对导轨的压力；(3)若要使B取值最小，其方向应如何调整？并求出最小值。14．如图所示，在x轴上方有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。x轴下方有磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电量为－q的带电粒子(不计重力)，从x轴上O点以速度v0垂直x轴向上射出。求：(1)射出之后经多长时间粒子第二次到达x轴；(2)粒子第二次到达x轴时离O点的距离。15．两块金属板a、b平行放置，板间存在与匀强电场正交的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。一束电子以一定的初速度v0从两极板中间，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，无偏转地通过场区，不计电子重力，如图所示，已知板长l＝10 cm，两板间距d＝3.0 cm，两板间电势差U＝150 V，v0＝2.0×107 m/s。(1)求磁感应强度B的大小；(2)若撤去磁场，求电子穿过电场时偏离入射方向的距离，以及电子通过场区后动能的增加量(电子所带电量的大小与其质量之比＝1.76×1011 C/kg，电子带电量的大小e＝1.60×10-19 C)。章末综合测评(一)1．C　[通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置的过程中，F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的，所以F的大小不变。故C正确。]2．B　[根据安培定则可知，两根导线在M处产生的磁感应强度大小均为B，方向相反，叠加后磁感应强度大小为0；竖直方向的导线和水平方向的导线在N处产生的磁感应强度大小均为B，方向相同，叠加后磁感应强度大小为2B，故B正确。]3．C　[首先对MN进行受力分析：受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力。受力平衡时，有2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大，故C正确。]4．B　[由左手定则可知，安培力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，故A错误；磁场的方向向下，电流的方向向里，由左手定则可知安培力的方向向左，故B正确；由左手定则可知，洛伦兹力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，故C错误；通电螺线管内部产生的磁场的方向沿螺线管的轴线方向，由题图D可知电荷运动的方向与磁感线的方向平行，不受洛伦兹力，故D错误。]5．B　[在P点，带电粒子速度方向向下，磁场方向垂直纸面向外，甲受向左的洛伦兹力，根据左手定则可知，甲带正电荷；同理在P点，乙受向右的洛伦兹力，根据左手定则可知，乙带负电荷，A错误；粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有qvB＝m，解得R＝；由于q、v、B大小均相同，甲的轨迹半径比乙的轨迹半径大，则甲的质量大于乙的质量，故B正确；根据左手定则，洛伦兹力与速度垂直，故洛伦兹力永不做功，故C错误；带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝＝，粒子在磁场中运动半个周期的时间t＝T＝；由于q、B大小均相同，甲的质量大于乙的质量，故甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间，故D错误。]6．C　[在区域Ⅰ，运动的正离子受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，且qE＝qvB，离子以速度v＝匀速穿过区域Ⅰ，进入区域Ⅱ，离子做匀速圆周运动，轨道半径r＝，因经区域Ⅰ的正离子v相同，当r相同时，必有相同，故C正确。]7．D　[粒子做匀速圆周运动的周期为，代入数值可知周期相同，故A错误；粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒半径，半径相同，根据半径公式R＝可知最大速度相同，故D正确；Ek＝mv2，可知最大动能不同且与频率无关，故B、C错误。]8．BD　[小球从P点进入场区后沿水平方向做直线运动，则小球一定受力平衡，由受力平衡知小球一定带正电，且qE＋qvB＝mg；若从B点静止滑下，由动能定理可求得小球进磁场区时v′l1。(2)(3)设金属棒ab的质量为m，轻弹簧的原长为l0，开关S断开时，由平衡条件得mg＝2k，开关S闭合后，由左手定则可知金属棒ab受到的安培力向下，由平衡条件得mg＋BIL＝2k，解得B＝，由上述分析可知实验中不需要测量金属棒ab的质量。答案：(1)＞　(2)不需要　(3)12．解析：(1)由于电荷在磁场中受洛伦兹力的作用，故可得a电极为正，b电极为负，故题图甲中与a相连的是多用电表的红表笔。(2)由于监测中用多用电表的“250 μV”挡测出a、b电极间的电势差U，根据题图乙可得U＝150 μV。(3)根据q＝qvB可得v＝，代入数据，解得v≈0.42 m/s。(4)由闭合电路的欧姆定律可得U＝IR＋IRg＋IRx变形可得＝R＋Rg＋Rx由于该直线的斜率为k，纵截距为b，解得Rx＝－Rg。答案：(1)红　(2)150　(3)0.42　(4)－Rg13．解析：(1)金属棒静止时，其受力分析如图所示则有F＝G tan 60°，即BIl＝G tan 60°，B＝＝ T。(2)ab棒对导轨的压力FN′与FN大小相等，FN＝＝6 N，所以FN′＝FN＝6 N。(3)若要使B取值最小，即安培力F最小。显然当F平行于斜面向上时，F有最小值，此时B应垂直斜面向上，且有F＝G sin 60°，所以BminIl＝G sin 60°，Bmin＝＝ T。答案：(1) T　(2)6 N　(3)B应垂直斜面向上　 T14．解析：粒子射出后受洛伦兹力做匀速圆周运动，运动半个圆周后第一次到达x轴，以向下的速度v0进入下方磁场，又运动半个圆周后第二次到达x轴。如图所示。(1)由牛顿第二定律有qv0B＝， ①T＝， ②得T1＝，T2＝，粒子第二次到达x轴需时间t＝T1＋T2＝。(2)由①式可知r1＝，r2＝，粒子第二次到达x轴时离O点的距离s＝2r1＋2r2＝。答案：(1)　(2)15．解析：(1)电子进入正交的电场、磁场不发生偏转，则满足ev0B＝e，B＝＝2.5×10-4 T。(2)设电子通过场区偏转的距离为y1，y1＝at2＝＝1.1×10-2 m，动能的增加即为电场力对电子所做的功，ΔEk＝eEy1＝ey1＝8.8×10-18 J。答案：(1)2.5×10-4 T　(2)1.1×10-2 m　8.8×10-18 J12345678910CBCBBCDBDACDCD