2024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

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确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，Ba<BbC.同一通电导线放在a处所受安培力确定比放在b处所受安培力大D.同一通电导线放在a处所受安培力确定比放在b处所受安培力小3.如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧，上端固定，下端连接一质量为40g的金属导体棒．部分导体棒处于边界宽度为d＝10cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面对里．导体棒通入4A的电流后静止，此时弹簧伸长量是未通电时的1.5倍．若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒始终保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10m/s2)()．0.5TC．0.75TD．0.83T4．如图所示，空间的匀强电场和匀强磁场相互垂直，电场方向竖直向上，磁场方向垂直纸面对里，一带电微粒a处于静止状态，下列操作能使微粒做匀速圆周运动的是()A.只撤去电场B.只撤去磁场C.给a一个竖直向下的初速度D.给a一个垂直纸面对里的初速度5．如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向()A.平行于纸面对上B.平行于纸面对下C.左半部分垂直纸面对外，右半部分垂直纸面对里D.左半部分垂直纸面对里，右半部分垂直纸面对外6．关于下列四幅图的说法正确的是()A.图甲是速度选择器示意图，由图可以推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)B.图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以推断出A极板是发电机的正极C.图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大D.图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U7.一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面对外，其边界如图中虚线所示，ab＝cd＝2L，bc＝de＝L，一束eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He粒子在纸面内从a点垂直于ab射入磁场，这些粒子具有各种速率．不计粒子之间的相互作用．已知粒子的质量为m、电荷量为q.则在磁场中运动时间最长的粒子，其运动速率为()A.eq\f(3qBL,4m)B．eq\f(5qBL,4m)C.eq\f(5qBL,8m)D．eq\f(5qBL,6m)二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．如图所示，带电平行板中匀强磁场方向垂直纸面对里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的b点自由滑下，经过轨道端点c进入板间后恰能沿水平方向做直线运动．现使小球从较低的a点起先下滑，经c点进入板间的运动过程中()A.其动能将会增大B.其所受的洛伦兹力将会增大C.其电势能将会增大D.其受到的电场力将会增大9.在如图甲所示的平面直角坐标系中，x轴上方有磁感应强度大小为B、垂直纸面对外的匀强磁场，在O点处有一粒子源，沿纸面不断地放出同种粒子，粒子的速率均为v，粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角范围为60°～120°.粒子的重力及粒子间的相互作用均不计．图乙中的阴影部分表示粒子能经过的区域，其内边界与x轴的交点为E，外边界与x轴的交点为F，与y轴的交点为D(a，0).下列推断正确的是()A.粒子所带电荷为正电B.OF的长度为eq\f(\r(3),2)aC.粒子源放出的粒子的荷质比为eq\f(v,aB)D.从点E离开磁场的粒子在磁场中运动的时间可能为eq\f(2πa,3v)10.粒子物理探讨中运用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示．内圆区域有垂直纸面对里的匀强磁场，外圆是探测器．两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点，粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点．装置内部为真空状态，忽视粒子重力及粒子间的相互作用力．下列说法正确的是()A.粒子1可能为中子B.粒子2可能为电子C.若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点三、非选择题(本题共5小题，共54分)11.(6分)如图所示是“探究影响通电导线受安培力的因素”的试验装置图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是匀整的．试验时，先保持导体棒通电部分的长度不变，变更电流的大小；然后保持电流的大小不变，变更导体棒通电部分的长度．每次试验导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角记为θ.(1)下列说法正确的是()A.该试验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响B.该试验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒长度对安培力的影响C.假如想增大θ，可以把磁铁的N极和S极对调D.假如想减小θ，可以把接入电路的导体棒从①、④两端换成②、③两端(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：________．(3)本试验接受的探讨方法是：________________．12．(10分)如图甲所示，排污管道的污水中常含有大量正、负离子，某爱好小组的同学为探究该管道的污水排放量，利用废旧材料与0刻度线在表盘中心的电压表自制了一简易电磁流量计进行测量，原理如图乙所示．该组同学将横截面为圆形的塑料弯管插入排污管道后密封，污水充溢竖直管道后经水平管口排出，图乙中A、B分别为两竖直紧贴塑料管内壁的金属探针，两针间距离恰等于塑料管道内直径D，将两探针用导线自管壁引出后，分别与电压表(图中未画出)两接线柱相连，对竖直管道施加垂直两探针所在平面对里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B.已知该管道单位时间内排出污水的体积Q不变，探针与污水接触良好，两引线处无渗漏，电压表可视为志向电表，导线及污水电阻不计，则：(1)若发觉电压表的指针偏向0刻度线的左侧，说明探针________(选填“A”或“B”)与电压表正接线柱相连，要使电压表指针正常显示时偏向0刻度线右侧，可实行的一条措施是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)经调整，电压表指针正常偏转，则电压表稳定后的示数U与该管道单位时间内排出污水的体积Q的关系式为U＝________；(用题中所给物理量符号表示)(3)若发觉测量时电压表的指针偏转角度太小．要使指针偏转角度适当大些，可实行的一条措施是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.13.(10分)如图，宽度为l＝1m的金属导轨ABCD与水平面成θ＝37°角，质量为m＝0.1kg、有效长度为l＝1m的金属杆MN水平放置在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．空间存在着竖直向下磁感应强度为B0＝1T的匀强磁场．已知AN＝l＝1m，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6.(1)若开关S1断开、S2闭合时，调整滑动变阻器使杆始终静止，求通过杆的电流范围．(2)若开关S1闭合、S2断开的同时，给杆一沿斜面对下的速度v＝1m/s，则B应怎样随时间t变更可保证杆做匀速运动．14.(12分)在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面对里的匀强磁场，如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出．(1)请推断该粒子带何种电荷，并求出其比荷eq\f(q,m)；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向变更了60°角，求磁感应强度B′的大小；此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？15.(16分)质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d，c为偏转分别器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分别器后做匀速圆周运动．求：(1)粒子在速度选择器中的速度v为多少；(2)速度选择器的电压U2为多少；(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大．第一章核心素养检测卷1．答案：B解析：当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力，A错误；导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力在宏观上表现为导线受到的安培力，所以说安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确；洛伦兹力的方向与电荷运动方向始终垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功，C错误；通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂直，D错误．2．答案：A解析：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可知Ba>Bb，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，依据平衡条件可知mg＝2kx；通电后，通过导体棒的电流方向为从右向左，依据左手定则可知安培力方向竖直向下，依据平衡条件可知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一个垂直纸面对里的初速度，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：依据安培定则可知：通电电流b在其四周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，依据左手定则可知a导线受到的安培力方向为：左半部分垂直纸面对外，右半部分垂直纸面对里，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，由图无法推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确定，依据洛伦兹力供应向心力可得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，依据公式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：依据题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿其次定律有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，所以可以推断出小球受到的合力确定是零，即小球确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．假如小球从稍低的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，洛仑兹力会有水平重量，则水平方向速度将有变更，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；依据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不行能为电子，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)限制变量法解析：(1)该试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，不变更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)探讨安培力与电流、长度的关系时，需先限制一个量不变，这种探讨的方法称为限制变量法．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所在平面对外(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；实行措施可以将探针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所在平面对外等；(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．若杆受到沿斜面对下的最大静摩擦力，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mgsi