第一章 磁场 单元测试-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．MN、PQ为水平放置、间距为0.5m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10V，内阻为1Ω；小灯泡L的电阻为4Ω，滑动变阻器接入电路的阻值为7Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置在匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面的夹角；导体棒质量为0.23kg，接入电路部分的阻值为4Ω，闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，，，重力加速度g取10m/s2，则（ ）
A．导体棒受到的安培力大小为1N
B．流过灯泡的电流大小为1A
C．若将滑动变阻器的滑片向左移动，则导体棒仍会静止
D．导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2
3．如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（ ）
A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右
4．如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，三个相同带正电的粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受到磁场力作用，已知编号为①的粒子恰好从F点飞出磁场区域，编号为②的粒子恰好从E点飞出磁场区域，编号为③的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域，则（ ）
A．编号为①的粒子在磁场区域内运动的时间为
B．编号为②的粒子在磁场区域内运动的时间为
C．三个粒子进入磁场的速度依次增加
D．三个粒子在磁场内运动的时间依次增加
5．如图所示，倾角为的斜面体c放在水平地面上，质量的小物块b放在斜面上并通过绝缘细绳跨过光滑定滑轮与通电直导线a相连，滑轮左侧细绳与斜面平行，通电直导线处于竖直向上的磁场中，通电直导线的质量。初始时滑轮右侧的细绳与竖直方向之间的夹角为。现将滑轮右侧磁场的磁感应强度B逐渐减小，直到减为零，在此过程中b、c始终都处于静止状态，磁感应强度为零时b恰好没滑动，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。下列说法正确的是（ ）
A．初始状态，地面对斜面体c的摩擦力大小为5N
B．磁感应强度B减小的过程中，b对c的摩擦力一直在增大
C．磁感应强度B减小的过程中，地面对斜面体c的支持力先变小后变大
D．小物块b和斜面体c之间的动摩擦因数为
6．如图所示，M、N为两条沿竖直方向放置的直导线，其中有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流．一带电粒子在M、N两条直导线所在的平面内运动，曲线ab是该粒子的运动轨迹．带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计．关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向，下列说法正确的是
A．M中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动
B．M中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动
C．N中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动
D．N中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动
7．如图所示，一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环的带电量不变，不计空气阻力，关于圆环运动的v - t图像，下列选项中一定错误的是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
8．如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生偏转，以下说法正确的是( )
A．这个力F是通过磁场产生的
B．这个力F没有反作用力
C．这个力F的反作用力作用在通电导线上
D．这个力F的反作用力作用于蹄形磁铁上
9．如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ＝30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是( )
A．增大电流I
B．增加直导线的长度
C．使导线在纸面内顺时针转30°角
D．使导线在纸面内顺时针转45°角
10．关于回旋加速器，下列说法正确的是（ ）
A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋
B．电场和磁场同时用来加速带电粒子
C．所加交变电源的频率与带电粒子做圆周运动的频率相同
D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关
三、实验题
11．课堂上，小王老师做了如图所示的实验，给直导线（铝棒）通电，观察到直导线运动起来。这个实验现象说明 （选填“磁场可以产生电流”“电流产生磁场”或“磁场对电流有力的作用”），利用这种现象制成的是 （选填“电动机”或“发电机”）。 若只改变直导线中的电流方向而其它条件不变，则直导线所受安培力方向与原来的安培力方向 （填“相同”或“相反”）。
12．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的。实验时，先保持导体棒通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流的大小不变，改变导体棒通电部分的长度。每次实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．该实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．该实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．如果想增大θ，可以把磁铁的N极和S极对调
D．如果想减小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)本实验采用的研究方法是： 。
13．如图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生的正离子，经过S1和S2之间的加速电场，进入速度选择器，P1和P2间的电场强度为E，磁感应强度为B1，离子由S3射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域，由于各种离子轨迹半径R不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。
（1）若已知速度选择器中的电场强度E和磁感应强度B1，R和B2也知道，则离子的比荷为 ；
（2）若已知S1S2间加速电压为U，并且磁感应强度B2半径R也是已知的，则离子的比荷 ；
（3）要使氢的同位素氘和氚经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场。（设进入加速电场时速度为零）
A．若保持速度选择器的E和B1不变，则加速电场S1S2间的电压比应为 ；
B．它们谱线位置到狭缝S3间距离之比为 。
14．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题：
（1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角θ，直至打出的纸带上点迹 ，测出此时木板与水平面间的倾角，记为θ0。
（2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角θ0不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是( )
A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零
B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值
C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变
D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变
（3）为了测定物体所带电量q，除θ0、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有( )
A．物块A的质量M
B．物块B的质量m
C．物块A与木板间的动摩擦因数μ
D．两物块最终的速度v
（4）用重力加速度g，磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为 。
《第一章 磁场 单元测试-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D A C B A B AD AB AC
1．A
【详解】由左手定则可以判断：选项A正确；B中力F方向应向左，选项B错误；C中导线不受力，选项C错误；D中力F的方向应向右，选项D错误。
故选A。
2．D
【分析】本题考查安培力作用下的平衡和电路的综合问题。
【详解】B．导体棒接入电路部分电阻，电路的总电阻
电路中干路电流
由于，所以流过导体棒的电流与流过小灯泡的电流相等，为
故B错误。
A．导体棒有电流通过部分的长度，且导体棒与磁场方向垂直，则导体棒受到的安培力大小为
故A错误。
C．闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。若将滑动变阻器的滑片左移，总电阻减小，干路电流变大，流过导体棒的电流也变大，导体棒受到的安培力变大，导体棒会运动，故C错误。
D．对导体棒受力分析如图所示，其中F为导体棒所受的安培力，Fx和Fy分别是F的两个分力，
可得
联立解得
故D正确。
故选D。
3．A
【详解】在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上。
故选A。
4．C
【详解】粒子在磁场中运动有
，
解得
，
ABD．编号①、②、③的粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角分别为、、，则三个粒子在磁场中运动的时间分别为
，，
则三个粒子在磁场中运动的时间越来越短，故ABD错误；
C．三个粒子在磁场中运动轨迹半径越来越大，设六边形边长为a,则
，，
由可得，三个粒子进入磁场的速度依次增加，故C正确。
故选C。
5．B
【详解】A．将a、b、c看成整体，水平方向有
故初始状态，地面对斜面体c的摩擦力大小为，故A错误；
B．设滑轮右侧的细绳与竖直方向之间的夹角为，对c受力分析有
可知磁感应强度B减小的过程中，逐渐减小，绳子拉力逐渐减小，初始时滑轮右侧的细绳与竖直方向之间的夹角为，绳子拉力为
b沿斜面向下的分力为
可知磁感应强度B减小的过程中，c受力平衡有
可知磁感应强度B减小的过程中，c对b的摩擦力一直在增大，根据牛顿第三定律b对c的摩擦力一直在增大，故B正确；
C．将b、c看成整体，竖直方向有
可得
故磁感应强度B减小的过程中，地面对斜面体c的支持力不变，故C错误；
D．磁感应强度为零时b恰好没滑动，有
解得小物块b和斜面体c之间的动摩擦因数为
故D错误。
故选B。
6．A
【详解】CD．注意观察图象的细节，靠近导线M处，粒子的偏转程度大，说明靠近M处偏转的半径小，洛伦兹力提供电子偏转的向心力
圆周运动的半径
粒子速率不变，偏转半径变小，说明B变强，又靠近通电直导线的地方磁场强，故只有M中通电流，故CD错误；
AB．根据曲线运动的特点，合外力指向弧内，则洛伦兹力指向右侧；当M通向下的电流，利用右手螺旋定则可判，在MN中的磁场为垂直直面向外，根据左手定值可以判断，该粒子应带负电，故A正确，B错误。
故选A。
7．B
【详解】A．当洛伦兹力与重力平衡时，圆环做匀速直线运动，A正确，不符合题意；
B．速度减小时，洛伦兹力减小，则支持力发生变化，摩擦力发生变化，从而合外力发生变化，所以圆环不可能做匀减速直线运动。B错误，符合题意；
C．当开始时洛伦兹力小于重力，有
随着速度的减小，合力增大，加速度增大，最终停止，C正确，不符合题意；
D．当开始时洛伦兹力大于重力，有
随着速度的减小，合力减小，加速度减小，最终洛伦兹力与重力平衡，合力为零，圆环做匀速直线运动。D正确，不符合题意。
故选B。
8．AD
【详解】磁场力是磁场本身性质的体现，磁场是一种物质，磁体间或磁体与电流间的作用都是通过磁场完成的，但是磁场看不见摸不着并不意味着只有受力物体没有施力物体，没有反作用力．这时我们需找出产生磁场的物体，它才是施力物体，力F的反作用力作用在施力物体上，故选AD.
9．AB
【详解】A．由公式
F＝BIlsin θ
可知，当增大电流时，可增大通电导线所受的安培力，故A正确；
B．由公式
F＝BIl sin θ
可知，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的安培力，故B正确；
C．当使导线在纸面内顺时针转30°时，导线沿垂直磁场方向投影长度为零，则所受安培力为零，故C错误；
D．当使导线在纸面内顺时针转45°时，导线沿垂直磁场方向投影长度缩短，则所受安培力变小，故D错误。
故选AB。
10．AC
【详解】AB．电场的作用是使带电粒子加速，磁场的作用是使带电粒子回旋，A正确，B错误；
C．为使带电粒子每次经过盒缝时都被加速，交变电源的频率须等于带电粒子在磁场中做圆周运动的频率，C正确；
D．由
知带电粒子获得的最大动能
则带电粒子获得的最大动能与交流电压无关，D错误。
故选AC。
11． 磁场对电流有力的作用 电动机 相反
【详解】[1] 给直导线（铝棒）通电，观察到直导线运动起来说明磁场对电流有力的作用。
[2] 电动机就是利用这一原理制造的。
[3] 只改变直导线中的电流方向而其它条件不变，则直导线所受安培力方向与原来的安培力方向相反，这样操作是为了研究导体所受力的方向与电流方向的关系。
12． D 控制变量法
【详解】(1)[1]AB．该实验探究了导体棒通长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误；
C．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；
D．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)[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)[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。
13．
【详解】（1）[1]在速度选择器中，粒子沿直线穿过，故
由于粒子在B2区域做匀速圆周运动，所以
解得
所以
（2）[2]由于粒子在B2区域做匀速圆周运动，所以
解得
这个速度也就是粒子经加速电场加速后的速度，在加速过程中
所以
解得
（3）[3]氘核，氚核，设经加速后二者速度均为v，经电场加速则有
由以上两式得
[4]它们谱线的位置到狭缝S3的距离之比实际上就是两种粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径之比，也是半径之比
14． 间距相等（或均匀） D BD/DB
【详解】（1）[1]为消除摩擦力的影响，多次调整倾角θ，直至打出的纸带上点迹间距相等, 测出此时木板与水平面间的倾角，记为θ0，说明此时滑块做匀速直线运动。
（2）[2]设A的质量为，B的质量为，没有磁场时，由平衡条件可知
，
可得
当存在磁场时，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律可得
由此式可知和是变量，其他都是不变的量，所以A、B一起做加速度减小的加速运动，直到加速度减为零后做匀速运动，即速度在增大，加速度在减小，最后速度不变。所以纸带上的点迹间距逐渐增加，说明速度增大；根据逐差公式，可知，加速度减小，则相邻两点间的距离之差逐渐减小；匀速运动时，间距不变。
故选D。
（3）[3]根据
可得当加速度减为零时，速度最大，设最大速度为，则有
化简得
把代入，得
可知还必须测量的物理量有物块B的质量、两物块最终的速度。
故选BD。
（4）[4]由（3）分析可知，的表达式为
