2024-2025学年物理教科版（2019）选择性必修第二册单元复习提升卷 第一单元 磁场对电流的作用（含解析）

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2024-2025学年教科版（2019）选择性必修第二册单元复习提升卷 第一单元 磁场对电流的作用2（含解析） 一、选择题：本题共12小题，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题5分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得2分，选错得0分。 1.如图甲所示，直导线P、Q分别被两根等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上，且P固定于水平轴正下方，两组绳长也相同，其截面图如图乙所示。导线Р通以垂直纸面向里的电流，导线Q电流方向未知，平衡时两组绝缘轻绳之间的夹角为θ。已知Q的质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是( ) A.图乙中导线Q中电流方向垂直纸面向里 B.导线P、Q间的安培力大小为 C.当导线Р中电流突然消失的瞬间，导线Q受到两绳的拉力大小之和为 D.仅使导线Р中电流缓慢增大且θ不超过90°，导线Q对悬线的拉力大小保持不变 2.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.如图所示为一个“N磁单极子”形成的磁场，将一个半径为r、质量为m的导体线圈水平放置在该磁单极子的正上方，线圈所在位置的磁感应强度大小为B，与圆环相切的磁感线与竖直方向的夹角为30°，重力加速度大小为g，若线圈恰好在该位置悬浮，则线圈中电流的大小为( ) A. B. C. D. 3.如图所示，对角线长度为的正方形区域abcd中有垂直于纸面的磁场（图上未画），磁感应强度B随时间t按（、k不变，且）变化.abcd所在平面内有一根足够长的导体棒MN始终垂直于db，并通有恒定电流.时，导体棒从d点开始沿db方向匀速穿过磁场，速率为.设导体棒运动过程中所受安培力大小为F，图像可能正确的是( ) A. B. C. D. 4.如图所示，在直线边界的上方存在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，A点在上。现从A点垂直在纸面内向上发射速度大小不同、质量均为m、电量均为的粒子，已知，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则粒子在磁场中运动的最长时间为( ) A. B. C. D. 5.关于甲乙丙丁四个图示，下列说明正确的是( ) A.图甲是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里。且，则A点的磁感应强度方向水平向左 B.图乙速度选择器如果带电粒子从右边小孔射入，也能沿虚线路径从左边小孔飞出 C.图丙磁流体发电机，通过电阻R的电流大小与A、B板间的磁感应强度无关 D.图丁质谱仪，比荷相同的氦核和氘核，从容器A下方的小孔S₁飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片同一个地方 6.如图所示，匀强磁场中有两个相同的弹簧测力计，测力计下方竖直悬挂一边长为L，粗细均匀的均质金属等边三角形，将三条边分别记为a、b、c。在a的左右端点M、N连上导线，并通入由M到N的恒定电流，此时a中电流大小为I，两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向，两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计，下列说法中正确的是( ) A.三条边a、b、c中电流大小相等 B.两次弹簧测力计示数 C.匀强磁场的磁感应强度 D.金属等边三角形的总质量 7.如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是( ) A.粒子可能从B点射出 B.若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为 C.若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为 D.若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短 8.磁约束是一种利用磁场对带电粒子进行约束的技术，在离子源、等离子体物理、核聚变等领域有着广泛的应用。如图所示，内半径为R、外半径为的环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，CD为一条水平直径，一质量为m、带电荷量为的粒子从C点沿与CD成60°角的方向射入磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是( ) A.有且仅有一个速率能使粒子经过D点 B.粒子在磁场中连续偏转90°角后能经过圆心O C.速率满足的粒子均不进入小圆 D.速率满足的粒子均不进入小圆 9.如图所示为电流天平，它两臂等长。右臂下方挂着矩形线圈，线圈匝数为n，水平边长为L，线圈下部处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向垂直线圈平面向里。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中移走质量为的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。则( ) A.电流反向前，线圈所受安培力的方向向上 B.电流反向前，线圈中的电流方向从外向里看为顺时针方向 C.移走的砝码质量 D.移走的砝码质量 10.如图所示，矩形ABCD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，AB边长为d，BC边长为2d，O是BC边的中点，E是AD边的中点，在O点有一粒子源，可以在纸面内向磁场内各个方向射出质量均为m、电荷量均为q、有同种电性的带电粒子，粒子射出的速度大小相同，速度与OB边的夹角为60°的粒子恰好从E点射出磁场，不计粒子的重力，则( ) A.粒子带正电 B.粒子运动的速度大小为 C.粒子在磁场中运动的最长时间为 D.磁场区域中有粒子通过的面积为 11.学习了洛伦兹力知识后，某同学设计了减少高能宇宙射线对航天员辐射的装置，装置可简化为在空间站内设置空心圆柱体形屏蔽磁场。其横截面如图所示，设同心圆内径，外径，屏蔽区内为匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。若该平面内充满了速度大小为v、质量为m、电荷量为e的质子，不计质子重力，下列说法正确的是( ) A.为使正对圆心方向入射的质子恰好不能进入防护区，则屏蔽区内磁感应强度的大小为 B.正对圆心方向入射且恰好不能进入防护区内部的质子在屏蔽区内运动的时间为 C.为使沿任意方向运动的质子都不能进入防护区内部，则屏蔽区内磁感应强度的最小值为 D.为使沿任意方向运动的质子都不能进入防护区内部，则屏蔽区内磁感应强度的最小值为 12.如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的，相对应的三个粒子的质量分别为（粒子的质量均位置），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是( ) A.如果M板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向外 B.打在位置的粒子速度最大 C.打在位置的粒子质量最小 D.如果，则 二、实验探究题，共16分。 13.（10分）如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。 补充完成下列实验步骤： （1）按照实验电路图连接电路。 （2）保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，取出托盘中的细沙，然后用天平称出细沙质量。 （3）闭合开关S，调节电阻R的阻值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态，然后读出电流表的示数I，再取出托盘中的细沙，并用天平测量此时细沙的质量。 （4）用刻度尺测量________，记为L。 （5）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度B的大小，则________。 （6）判定磁感应强度方向的方法：若________（填“>”或“