2023版新教材高中物理第一章磁吃电流的作用核心素养检测卷教科版选择性必修第二册

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第一章核心素养检测卷考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是(　　)A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动，受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb，故A正确，B错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度方向的夹角θ有关，故同一通电导线放在a处受到的安培力可能大于、等于、小于放在b处受到的安培力，故C、D错误．3．答案：B解析：未通电时，导体棒的重力与两弹簧的弹力相等，根据平衡条件可知mg＝2kx；通电后，通过导体棒的电流方向为从右向左，根据左手定则可知安培力方向竖直向下，根据平衡条件可知mg＋BId＝2k×1.5x，联立解得B＝0.5T，A、C、D错误，B正确．故选B.4．答案：C解析：微粒处于静止状态时有mg＝qE，电场力与场强方向相同，微粒带正电，若只撤去电场，粒子在重力作用下向下加速后在洛伦兹力作用下向右偏转，不是匀速圆周运动，A错误；若只撤去磁场，则微粒仍处于静止状态，B错误；若给a一个竖直向下的初速度，则微粒会受到始终垂直速度的洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，C正确；若给a一个垂直纸面向里的初速度，由于速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力作用，会向纸面内做匀速直线运动，D错误．5．答案：C解析：根据安培定则可知：通电电流b在其周围产生的磁场为顺时针方向，如图所示．将导线a处的磁场分解为竖直方向和水平方向，根据左手定则可知a导线受到的安培力方向为：左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里，故C正确，A、B、D错误．6．答案：C解析：图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v＝eq \f(E,B)，故A错误；图乙是磁流体发电机结构示意图，由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，故B错误；图丙是质谱仪结构示意图，粒子经过速度选择器后的速度一定，根据洛伦兹力提供向心力可得qvB＝meq \f(v2,r)，解得eq \f(q,m)＝eq \f(v,Br)，则可知r越小，比荷越大，即打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大，故C正确；图丁是回旋加速器示意图，根据公式qvB＝meq \f(v2,r)，解得v＝eq \f(qBr,m)，故最大动能Ekm＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(q2B2r2,2m)，可知Ekm与加速电压无关，故D错误．7．答案：B解析：根据题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有qvB＝meq \f(v2,R)又有T＝eq \f(2πR,v)＝eq \f(2πm,qB)设粒子运动轨迹所对的圆心角为α，则运动时间为t＝eq \f(α,2π)·T＝eq \f(αm,qB)可知，α越大，运动时间越长，当粒子运动时间最长时，运动轨迹如图所示，可知α越大则∠aOc越小，而∠aOc＝180°－∠Oac－∠Oca＝180°－2∠Oac即当圆弧经过c点时∠Oac最大，此时最大α由几何关系有L2＋(2L－R)2＝R2解得R＝eq \f(5,4)L联立可得v＝eq \f(qBR,m)＝eq \f(5qBL,4m)，故选B.8．答案：ABC解析：小球从b点下滑到c点进入平行板间后做直线运动，对小球进行受力分析得小球共受到三个力作用：恒定的重力G、恒定的电场力F、洛伦兹力f.这三个力都在竖直方向上，小球在水平方向做直线运动，所以可以判断出小球受到的合力一定是零，即小球一定是做匀速直线运动．由左手定则和电场力的方向的特点可知，洛伦兹力和电场力同向，故都向上，可推出小球带正电．如果小球从稍低的a点下滑到c点进入平行板间，则进入磁场的速度会变小，所以洛伦兹力f比之前的减小，合力变为竖直向下，所以小球会偏离水平方向向下做曲线运动，向下偏转，故电场力做负功，电势能增加，粒子向下偏转，做曲线运动后，洛仑兹力会有水平分量，则水平方向速度将有变化，重力大于电场力，二者合力做正功，故动能增大，所以动能将会增大，导致洛伦兹力也会增大，电场力F＝qE不变，故A、B、C正确，D错误．9．答案：CD解析：由左手定则可知，粒子所带电荷为负电，选项A错误；由几何关系可知，OD＝a＝R，则OF＝2R＝2a，选项B错误；根据qvB＝meq \f(v2,R)，解得eq \f(q,m)＝eq \f(v,BR)＝eq \f(v,Ba)，选项C正确；从点E离开磁场的粒子在磁场中转过的角度可能为120°，也可能是240°，则在磁场中运动的时间可能为t＝eq \f(T,3)＝eq \f(2πa,3v)，也可能是t′＝eq \f(2T,3)＝eq \f(4πa,3v)，选项D正确．10．答案：AD解析：由运动轨迹知粒子1不带电，粒子2带正电，则粒子1可能为中子，粒子2不可能为电子，A正确，B错误；粒子1不带电，在磁场中运动时不受洛伦兹力，增大磁感应强度对其运动轨迹无影响，C错误；由qvB＝eq \f(mv2,r)得r＝eq \f(mv,qB)，若增大粒子入射速度，粒子运动的轨迹半径也增大，如图所示，粒子2可能打在探测器上的Q点，D正确．11．答案：(1)D　(2)eq \f(3F,2)　(3)控制变量法解析：(1)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A、B错误；把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，故C错误；把接入电路的导体棒从①、④两端换成②、③两端，L减小，故安培力F减小，故D正确；(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F′＝B×eq \f(I,2)×3L＝eq \f(3,2)BIL＝eq \f(3,2)F；(3)研究安培力与电流、长度的关系时，需先控制一个量不变，这种研究的方法称为控制变量法．12．答案：(1)B　将探针A、B分别与电压表正、负接线柱相连，也可以将匀强磁场的方向改为垂直于A、B所在平面向外(2)eq \f(4BQ,πD)(3)适当增大匀强磁场的磁感应强度大小(或换用直径小一些的塑料管或换用量程小一些的电压表)解析：(1)由左手定则可知，正离子在洛伦兹力的作用下应向探针A侧偏转，故A侧电势高，因电压表示数为负值，说明探针B连在了电压表的正接线柱上；采取措施可以将探针A、B分别与电压表正、负接线柱相连，也可以将匀强磁场的方向改为垂直于A、B所在平面向外等；(2)由平衡条件可知qvB＝qeq \f(U,D)，即U＝BDv，而Q＝eq \f(π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))\s\up12(2)·vt,t)＝eq \f(πD2·v,4)得U＝eq \f(4BQ,πD)(3)由U＝eq \f(4BQ,πD)可知，要增大电压表指针偏角，可适当增大匀强磁场的磁感应强度大小，也可换用直径小一些的塑料管，还可换用量程小一些的电压表等．13．答案：(1)0≤I≤eq \f(24,7)A　(2)B＝eq \f(1,1＋t)(T)解析：(1)由题意可得mgsinθ＝μmgcosθ故通过杆的电流最小值Imin≥0即可．若杆受到沿斜面向下的最大静摩擦力，则此时通过杆的电流最大为Imax，其受到的安培力为F＝ImaxlB0方向水平向右，受力分析图如下由受力平衡可得mgsinθ＋μFN＝Fcosθ，FN＝mgcosθ＋Fsinθ联立解得Imax＝eq \f(24,7)A综上可得通过杆的电流范围为0≤I≤eq \f(24,7)A.(2)开关S1闭合后，由于mgsinθ＝μmgcosθ可知若回路中无电流，则杆所受滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，为使杆保持匀速直线运动，则闭合回路ABMN中磁通量应保持不变，即B0l2＝Bl(l＋vt)代入数据得B＝eq \f(1,1＋t)(T)14．答案：(1)负电荷　eq \f(v,Br)　(2)eq \f(\r(3),3)B　eq \f(\r(3)πr,3v)解析：(1)由粒子的运动轨迹(如图)，利用左手定则可知，该粒子带负电荷．粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径R＝r又qvB＝meq \f(v2,R)则粒子的比荷eq \f(q,m)＝eq \f(v,Br)(2)设粒子从D点飞出磁场，运动轨迹如图，速度方向改变了60°角，故AD弧所对圆心角为60°，由几何知识可知，粒子做圆周运动的半径R′＝eq \f(r,tan30°)＝eq \r(3)r又qvB′＝meq \f(v2,R′)，所以B′＝eq \f(\r(3),3)B此次粒子在磁场中运动所用时间t＝eq \f(1,6)T′＝eq \f(1,6)×eq \f(2πm,qR′)＝eq \f(\r(3)πr,3v).15．答案：(1) eq \r(\f(2eU1,m))　(2)B1deq \r(\f(2eU1,m))　(3)eq \f(1,B2)eq \r(\f(2mU1,e))解析：(1)在电场中，粒子被加速电场U1加速，由动能定理有eU1＝eq \f(1,2)mv2，解得v＝eq \r(\f(2eU1,m)).(2)在速度选择器中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，则有eeq \f(U2,d)＝evB1.解得速度选择器的电压U2＝B1dv＝B1deq \r(\f(2eU1,m)).(3)在磁场中，粒子受洛伦兹力作用而做圆周运动，则有evB2＝eq \f(mv2,R)，解得半径R＝eq \f(1,B2)eq \r(\f(2mU1,e)).