2022秋新教材高中物理粵教版選擇性必修第二冊(cè)階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)一磁場(chǎng) 試卷

這是一份2022秋新教材高中物理粵教版選擇性必修第二冊(cè)階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)一磁場(chǎng)，共8頁(yè)。
階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)（一）  磁 場(chǎng)(本試卷滿分：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．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)一長(zhǎng)為L的直導(dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的電流為I。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．通電直導(dǎo)線受到安培力的大小為ILBB．無(wú)論通電直導(dǎo)線如何放置，它都將受到安培力C．通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面D．安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以安培力對(duì)通電直導(dǎo)線不做功解析：選C　只有當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電直導(dǎo)線受到安培力的大小才等于ILB，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，它不受安培力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面，選項(xiàng)C正確；安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，安培力對(duì)通電直導(dǎo)線能做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2021·浙江6月選考改編)如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長(zhǎng)直平行細(xì)導(dǎo)線a、b，分別通以80 A和100 A流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)p，到兩導(dǎo)線的距離相等。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．兩導(dǎo)線受到的安培力Fb＝125FaB．導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算C．移走導(dǎo)線b前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變D．在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置解析：選A　兩導(dǎo)線受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算，因?yàn)榇艌?chǎng)與導(dǎo)線垂直，故B正確；移走導(dǎo)線b前，b的電流較大，則p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線b產(chǎn)生磁場(chǎng)方向同向，方向垂直紙面向里，移走導(dǎo)線b后，p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線a產(chǎn)生磁場(chǎng)方向相同，方向垂直紙面向外，故C正確；在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，兩導(dǎo)線在任意點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均不在同一條直線上，故不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置，故D正確。3.如圖所示，圖中曲線為兩段完全相同的六分之一圓弧連接而成的金屬線框(金屬線框處于紙面內(nèi))，每段圓弧的長(zhǎng)度均為L，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若給金屬線框通以由A到C、大小為I的恒定電流，則金屬線框所受安培力的大小和方向?yàn)?　　)A．ILB，垂直于AC向左　　 B．2ILB，垂直于AC向右C.，垂直于AC向左   D.，垂直于AC向左解析：選D　弧長(zhǎng)為L，圓心角為，則弦長(zhǎng)：AC＝，即計(jì)算金屬線框所受安培力時(shí)的有效長(zhǎng)度。所以線框所受到的安培力：F＝BI·AC＝，由左手定則可知，線框受到的安培力方向?yàn)榇怪庇?/span>AC向左，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。4.(2021·杭州高二檢測(cè))如圖為一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖。已知轉(zhuǎn)子為n匝、長(zhǎng)L、寬d的矩形線圈，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)線圈中通有恒定電流I，轉(zhuǎn)子繞線圈平面內(nèi)垂直于磁場(chǎng)的軸，由圖示位置順時(shí)針(從a看向b)轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面與磁場(chǎng)方向始終平行，轉(zhuǎn)子的ab邊受到的安培力大小為(　　)A．nBILsin θ   B．nBILcos θC．nBId   D．nBIL解析：選D　轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面與磁場(chǎng)方向始終平行，根據(jù)安培力公式可得轉(zhuǎn)子的ab邊所受的安培力大小F＝nBIL，選項(xiàng)D正確。5.在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下水平金屬直管的位置，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一種粗測(cè)裝置，如圖所示。圖中ab為金屬導(dǎo)體細(xì)直棒，用兩根等長(zhǎng)絕緣細(xì)軟絲線懸掛在鋁質(zhì)水平框形支架上方點(diǎn)O的力傳感器上，傳感器在絲線的拉動(dòng)下可繞豎直轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)，支架底座為木質(zhì)。某次測(cè)量時(shí)，將該裝置放在金屬直管附近的水平地面上，先在金屬直管中通入恒定電流，再在ab中通入由a到b方向的恒定電流I，發(fā)現(xiàn)ab棒的a端從圖示位置向紙面外的方向緩慢旋轉(zhuǎn)，最后穩(wěn)定在垂直紙面的位置，絲線恰好處于豎直平面內(nèi)，忽略風(fēng)力和地磁場(chǎng)的影響，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．地下金屬直管與圖中ab方向平行，且處于點(diǎn)O正下方，管中電流方向水平向右B．地下金屬直管與圖中ab方向垂直，且處于點(diǎn)O正下方，管中電流方向垂直紙面向外C．ab棒從圖示位置到第一次轉(zhuǎn)到與紙面垂直的過(guò)程中，力傳感器的示數(shù)逐漸變小D．ab棒從圖示位置到第一次轉(zhuǎn)到與紙面垂直的過(guò)程中，力傳感器的示數(shù)逐漸變大解析：選D　根據(jù)同向電流相互吸引可知，方向不同的電流有轉(zhuǎn)動(dòng)到方向相同位置的趨勢(shì)。所以金屬直管必在ab穩(wěn)定時(shí)的正下方，即在點(diǎn)O正下方，并且電流方向與ab穩(wěn)定時(shí)電流方向相同，垂直紙面向里，故A、B錯(cuò)誤；由以上分析可知，ab棒轉(zhuǎn)動(dòng)后，與通電金屬直管平行，因它們的電流同向，所以它們相互吸引，故力傳感器的示數(shù)逐漸變大，故C錯(cuò)誤，D正確。6.如圖所示，兩塊豎直放置的平行板間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。一束初速度為v的帶正電粒子從上面豎直往下垂直電場(chǎng)射入，粒子重力不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．若v＝，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．若粒子往左偏，洛倫茲力做正功C．若粒子往右偏，粒子的電勢(shì)能增加D．若粒子做直線運(yùn)動(dòng)，改變粒子的帶電性質(zhì)，使它帶負(fù)電，其他條件不變，粒子還是做直線運(yùn)動(dòng)解析：選D　若v＝，即Eq＝qvB，則粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；洛倫茲力對(duì)粒子不做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若粒子往右偏，電場(chǎng)力做正功，則粒子的電勢(shì)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若粒子做直線運(yùn)動(dòng)，則滿足Eq＝qvB，改變粒子的帶電性質(zhì)，使它帶負(fù)電，其他條件不變，粒子所受的電場(chǎng)力方向改變，所受的洛倫茲力方向也改變，則粒子還是做直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。7．如圖所示，在足夠長(zhǎng)的熒光屏MN上方分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝0.1 T、方向垂直紙面向里。距離熒光屏h＝16 cm處有一粒子源S，以v＝1×106 m/s的速度不斷地在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射比荷＝1×108 C/kg 的帶正電荷粒子(不計(jì)重力)，則粒子打在熒光屏上的長(zhǎng)度為(　　)A．12 cm　　　　　　　　　 B．16 cmC．20 cm   D．24 cm解析：選C　粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m，解得r＝10 cm，當(dāng)粒子的軌跡與熒光屏相切于D點(diǎn)時(shí)為臨界情況，D點(diǎn)為粒子打到熒光屏上的最右邊的點(diǎn)，找到圓心O(到S點(diǎn)的距離與到MN的距離均為r的點(diǎn))，如圖所示，由幾何知識(shí)有x2＝＝8 cm，粒子打在熒光屏上最左側(cè)的點(diǎn)記為C點(diǎn)，由幾何知識(shí)有x1＝＝12 cm，故所求長(zhǎng)度為x1＋x2＝20 cm，選項(xiàng)C正確。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(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)8．(2021·東營(yíng)高二檢測(cè))某同學(xué)對(duì)某種抽水的電磁泵模型進(jìn)行了研究。如圖，泵體是一個(gè)長(zhǎng)方體，ab邊長(zhǎng)為L1，左右兩側(cè)面是邊長(zhǎng)為L2的正方形，在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電阻率為ρ，泵體所在處有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。工作時(shí)，泵體的上下兩表面接在電壓為U的電源(內(nèi)阻不計(jì))上。理想電流表示數(shù)為I，若電磁泵和水面高度差為h，不計(jì)水在流動(dòng)中和管壁之間的阻力，重力加速度為g。則(　　)A．泵體上表面應(yīng)接電源正極B．電源提供的電功率為C．電磁泵不加導(dǎo)電劑也能抽取不導(dǎo)電的純水D．若在t時(shí)間內(nèi)抽取水的質(zhì)量為m，這部分水離開(kāi)電磁泵時(shí)的動(dòng)能為UIt－mgh－I2t解析：選AD　當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí)，電流從上向下流過(guò)泵體，這時(shí)受到的磁場(chǎng)力水平向左，拉動(dòng)液體，故A正確；根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻R＝ρ＝ρ×＝，因電路不是純電阻電路，則流過(guò)泵體的電流I≠＝，那么電源提供的電功率為P＝IU≠，故B錯(cuò)誤；電磁泵不加導(dǎo)電劑，不能抽取不導(dǎo)電的純水，故C錯(cuò)誤；若t時(shí)間內(nèi)抽取水的質(zhì)量為m，根據(jù)能量守恒定律得，這部分水離開(kāi)電磁泵時(shí)的動(dòng)能Ek＝UIt－mgh－I2t，故D正確。9.如圖所示的空間有水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小環(huán)沿不光滑的豎直絕緣桿自靜止開(kāi)始下滑，則(　　)A．小環(huán)的加速度不斷減小直至為零B．小環(huán)的加速度先增大后減小直至為零C．小環(huán)的速度先增大后減小直至為零D．小環(huán)的動(dòng)能不斷增大直至某一最大值解析：選BD　可假設(shè)小環(huán)帶正電荷來(lái)進(jìn)行分析，小環(huán)水平方向上所受合力為零，豎直方向從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，故得：水平方向：qE＝qvB＋N；豎直方向：mg－μN＝ma，隨速度v的增大，N先減小到零后又反向增大，a先增大到g后又減小到零再保持不變；當(dāng)a＝0時(shí)速度達(dá)到最大值，以后速度保持不變，故B、D選項(xiàng)正確。10.某圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有兩個(gè)不同的粒子a、b，以不同的速度同時(shí)由A點(diǎn)沿AO(O為圓心)方向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，又同時(shí)由C點(diǎn)及B點(diǎn)分別射出磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示虛線AB弧長(zhǎng)等于磁場(chǎng)圓周長(zhǎng)的，虛線AC弧長(zhǎng)等于磁場(chǎng)圓周長(zhǎng)的，粒子始終在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力。則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．a、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑之比Ra∶Rb＝∶3B．a、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期之比Ta∶Tb＝3∶4C．a、b粒子的比荷之比∶＝3∶2D．a、b粒子的速率之比va∶vb＝∶4解析：選AC　設(shè)磁場(chǎng)半徑為R0，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題意作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系，可以得出Ra＝R0，Rb＝＝R0，所以Ra∶Rb＝∶3，故A正確；因?yàn)閮闪Ｗ油瑫r(shí)進(jìn)入，同時(shí)射出，所以Tb＝Ta，即：＝，故B錯(cuò)誤；根據(jù)T＝，所以比荷之比∶＝3∶2，故C正確；根據(jù)半徑關(guān)系Ra∶Rb＝∶3，比荷關(guān)系∶＝3∶2，且R＝，聯(lián)立解得va∶vb＝∶2，故D錯(cuò)誤。三、非選擇題(本題共4小題，共54分)11．(11分)某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁極寬度均為L，忽略邊緣效應(yīng)。一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時(shí)，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(dòng)(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對(duì)線圈供電，秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止，由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加速度為g。(1)供電電流I是從C端還是D端流入？求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系。(2)若線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少？解析：(1)秤盤和線圈向上恢復(fù)到未放置重物時(shí)的位置靜止，說(shuō)明安培力的方向向上，由左手定則即可判斷出電流的方向是逆時(shí)針?lè)较?從上向下看)，電流由C端流出，由D端流入。兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁極寬度均為L，線圈匝數(shù)為n，左右兩側(cè)受力相等，由F安＝mg和F安＝2nBIL，得m＝I。(2)設(shè)稱量的最大質(zhì)量為m0，由m＝I和P＝I2R，得m0＝。答案：(1)D端　m＝I　(2)12．(12分)(2021·濟(jì)南高二檢測(cè))如圖所示，在與水平方向成60°角的光滑金屬導(dǎo)軌間連一電源，在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一重為3 N的金屬棒ab，棒上通過(guò)3 A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止，求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力大小。(3)若要使B取值最小，其方向應(yīng)如何調(diào)整？并求出最小值。解析：(1)金屬棒靜止時(shí)，其受力如圖所示則有：F＝Gtan 60°，即BIl＝Gtan 60°，解得B＝＝ T。(2)由牛頓第三定律可知，金屬棒ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力與金屬棒受到的支持力N大小相等，N＝＝6 N。(3)若要使B取值最小，即安培力F最小。顯然當(dāng)F平行于斜面向上時(shí)，F有最小值，此時(shí)B應(yīng)垂直斜面向上，且有：F＝Gsin 60°，所以BminIl＝Gsin 60°，解得Bmin＝＝ T。答案：(1) T　(2)6 N　(3)B應(yīng)垂直斜面向上　 T13．(15分) 如圖所示，靜止于A處的帶正電荷粒子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓周虛線通過(guò)靜電分析器，從P點(diǎn)垂直CN豎直向上進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變化，方向如圖所示，CNQD為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，邊界處無(wú)磁場(chǎng))。靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射狀分布的電場(chǎng)，粒子途經(jīng)圓弧各處場(chǎng)強(qiáng)大小均為E，方向如圖所示。已知圓弧虛線的半徑為R，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，QN＝2R，PN＝3R，粒子重力不計(jì)。(1)求加速電場(chǎng)中的電壓U的大小；(2)若粒子最終能打在QN上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。解析：(1)粒子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得qE＝m，解得v＝，粒子在加速電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得qU＝mv2，解得U＝ER。(2)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，當(dāng)粒子恰好過(guò)N點(diǎn)時(shí)，由幾何關(guān)系得r1＝R，當(dāng)粒子的軌跡剛好與QD相切時(shí)，由幾何關(guān)系可得r2＝2R，若粒子最終能打在QN上，且由邊界處無(wú)磁場(chǎng)可知粒子的軌跡半徑取值范圍為R≤r<2R。粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律得qvB＝m，解得<B≤。答案：(1)ER　(2)<B≤14．(16分)如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的第二象限內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球從A點(diǎn)以速度v0沿直線AO運(yùn)動(dòng)，AO與x軸負(fù)方向成37°角。在y軸與MN之間的區(qū)域Ⅰ內(nèi)加一電場(chǎng)強(qiáng)度最小的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，可使小球繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)到MN上的C點(diǎn)，MN與PQ之間區(qū)域Ⅱ內(nèi)存在寬度為d的豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并恰好不能從右邊界飛出，已知小球在C點(diǎn)的速度大小為2v0，重力加速度為g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)第二象限內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E1的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小；(2)區(qū)域Ⅰ內(nèi)最小電場(chǎng)強(qiáng)度E2的大小和方向；(3)區(qū)域Ⅱ內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E3的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。解析：(1)帶電小球在第二象限內(nèi)受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用做直線運(yùn)動(dòng)，各力滿足如圖甲所示關(guān)系，且小球只能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由圖甲知tan 37°＝，解得E1＝cos 37°＝，解得B1＝。(2)在區(qū)域Ⅰ中小球做加速直線運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)強(qiáng)度最小，受力如圖乙所示(電場(chǎng)力方向與速度方向垂直)。小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由圖乙知cos 37°＝，解得E2＝方向與x軸正方向成53°角斜向上。(3)小球在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以mg＝qE3，得E3＝因小球恰好不從右邊界穿出，小球運(yùn)動(dòng)軌跡如圖丙所示由幾何關(guān)系可知r＋r·cos 53°＝d，解得r＝d由洛倫茲力提供向心力知B2q·2v0＝m聯(lián)立解得B2＝。答案：(1)　　(2)　方向與x軸正方向成53°角斜向上　(3)