2022届高中物理一轮复习 第九单元 磁场 训练卷 A卷 学生版

     2022届高三一轮单元训练卷

第九单元 磁场（A）

注意事项：

1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

一、 (本题共13小题，每小题4分，共52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，第9～13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．关于安培力，下列说法正确的是(　　)

A．通电直导线在某处所受安培力的方向跟该处的磁场方向相同

B．通电直导线在某处不受安培力的作用，则该处没有磁场

C．通电直导线所受安培力的方向可以跟导线垂直，也可以不垂直

D．通电直导线跟磁场垂直时受到的安培力一定最大

2．在重复奥斯特电流磁效应的实验时，需要考虑减少地磁场对实验的影响，则以下关于奥斯特实验的说法中正确的是(　　)

A．通电直导线竖直放置时，实验效果最好

B．通电直导线沿东西方向水平放置时，实验效果最好

C．通电直导线沿南北方向水平放置时，实验效果最好

D．只要电流足够大，不管通电直导线怎样放置实验效果都很好

3．如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方电子的初速度方向与电流I的方向相同，均平行于纸面水平向左。下列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图，正确的是(　　)

4．某同学在学完地磁场和洛伦兹力的知识后，想到了这样一个问题：若把地磁场简化为一根通有恒定电流螺线管形成的磁场，有一带电粒子从外太空以一定的速度进入地磁场，若仅考虑洛伦兹力，则带电粒子可能做匀速圆周运动的位置在(　　)

A．南极附近               B．北极附近

C．赤道附近               D．某一经线

5．磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞Bb

B．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜Bb

C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有Fa＜Fb

D．一电荷分别静止在a、b两处均受洛伦兹力，且大小一定有fa＜fb

6．有一边长为l的正三角形线框abc悬挂在弹簧测力计下面，线框中通有cbac方向的恒定电流I，直线MN是匀强磁场的边界线，磁场方向垂直于△abc所在平面向里。平衡时，弹簧测力计的读数为F；若将线圈上提，让线圈上部分露出磁场，其他条件都不改变，再次平衡时，磁场边界线MN刚好过ab和ac边的中点，这种情况下，弹簧测力计的读数为3F，则匀强磁场的磁感应强度大小为(　　)

A．     B．     C．     D．

7．不计重力的带电粒子穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示出粒子的径迹，这是云室的原理，图示是在云室中拍摄的正、负电子运动径迹的照片。若已知在云室处有方向垂直于照片向内的匀强磁场，图中Oa、Ob、Oc、Od是从O点发出的四个粒子的径迹，则下列说法中正确的是(　　)

A．打到a、b点的粒子是正电子

B．打到c、d点的粒子是正电子

C．打到c点的粒子受到的洛伦兹力最小

D．打到d点的粒子受到的洛伦兹力最大

8．∠AOC所在区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在OA边界上的D点放置一粒子源，粒子源可垂直边界，向磁场中连续射入质量为m、电荷量为q的带负电粒子，粒子速度分布在0～之间，已知∠AOC＝30°，OD＝a，在OA边界上有粒子射出，射出粒子的范围长度为(　　)

A．     B．     C．     D．2a

9．全球性“超导热”的兴起，使超导电磁船的制造成为可能。如图是电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与CD之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场（磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出），两电极之间的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下向前驶动，下列说法正确的是(　　)

A．要使船前进，图中MN导体棒应接直流电源的正极

B．改变电极的正负或磁场方向，可控制船前进或后退

C．增大电极间的电流，可增大船航行的速度

D．增大匀强磁场的磁感应强度，可减小船体的推动力

10．如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时(　　)

A．小球的动能相同

B．细线所受的拉力相同

C．小球所受的洛伦兹力相同

D．小球的向心加速度大小相同

11．如图所示，三条长直导线a、b、c都通以垂直纸面方向的电流，其中a、b两根导线中电流方向垂直纸面向外。O点在a、b连线上，与a、b、c三条导线距离相等，且Oc⊥ab。现在O点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。则可以判断(　　)

A．O点处的磁感应强度的方向与F相同

B．长导线c中的电流方向垂直纸面向外

C．长导线a中电流I1小于b中电流I2

D．长导线c中电流I3小于b中电流I2

12．a、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量关系为ma＝mb＜mc＝md，以不相等的速率（va＜vb＝vc＜vd）进入速度选择器后，有两种离子从选择器中射出，进入磁感应强度为B2的磁场，如图所示。不计离子重力，由此可以判断(　　)

A．四种离子带正电，射向D1的是a离子

B．四种离子带负电，射向D1的是c离子

C．四种离子带正电，射向D2的是d离子

D．四种离子带负电，射向D2的是b离子

13．如图，一长度为a的竖直薄挡板MN处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。O点有一粒子源在纸面内向各方向均匀发射电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，所有粒子的初速度v（未知）大小相同。已知初速度与ON夹角为60°发射的粒子恰好经过N点（不被挡板吸收），粒子与挡板碰撞则会被吸收，ON＝a，ON⊥MN，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用。则(　　)

A．粒子在磁场中圆周运动的半径为a

B．挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为a

C．粒子能击中挡板右侧的粒子数占粒子总数的

D．若调节初速度v大小使挡板的右侧被粒子击中的竖直长度为a，则v的最小值为

二、(本题共4小题，共48分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(8分)质量为0.10 g的带负电小物块，带有5×10-4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物快开始离开斜面（设斜面足够长，g取10 m/s2），则：

(1)物块离开斜面时的速度为多少？

(2)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？

15．(10分)如图所示，为某研究性学习小组设计的一只电流表的原理图如图所示。在质量为m、长度为L1的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数，MN的长度大于ab，ab＝cd＝L2。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，且指针指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度为g。

(1)若要使该电流表能正常工作，则待测电流必须从金属棒的哪一端流入？

(2)刻度尺上距0刻度为x处对应的电流大小是多少？

(3)若弹簧在弹性限度内的最大伸长量为xm，则该电流表的最大量程为多少？

16．(12分)如图所示，太极图由“阴鱼”和“阳鱼”构成，其边界是以O点为圆心、R为半径的圆，内部由以O1点和O2点为圆心、等半径的两个半圆分割成上下两部分，其中上部分为“阳鱼”，下部分为“阴鱼”。O1、O2、O三点共线，A、C两点分别在半圆O1与O2的圆周上且θ＝60°，CO2⊥O1O2。“阳鱼”内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，“阳鱼”与“阴鱼”的边界上无磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子P(不计粒子所受重力)从O点以大小为v0的速度沿OO2方向射入“阳鱼”，并从A点沿AO1方向进入“阴鱼”。

(1)求“阳鱼”内磁场的磁感应强度大小B；

(2)若同种粒子Q从C点沿CO2方向射入“阳鱼”，要使粒子Q不会进入“阴鱼”，求粒子Q从C点射入“阳鱼”时的速度大小应满足的条件。

17．(18分)如图所示，M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为D，其右侧有一边长为2a的正三角形区域，区域内及边界上有垂直纸面向里的匀强磁场，在极板M、N之间加上电压U后，M板电势高于N板电势。现有一带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板M的中央小孔S1处射入电容器，穿过小孔S2后从距三角形A点a的P处垂直AB方向进入磁场。

(1)求粒子到达小孔S2时的速度大小v；

(2)若粒子从P点进入磁场后经时间t从A、P间离开磁场，求粒子的运动半径R和磁感应强度的大小B0；

(3)若粒子能从A、C间离开磁场，磁感应强度B0′应满足什么条件？

2022届高三一轮单元训练卷

第九单元（A）答案

一、 (本题共13小题，每小题4分，共52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，第9～13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．【答案】D

【解析】安培力的方向一定与磁场垂直，也一定与导线垂直，A、C错误；当通电直导线与磁场平行放置时，不受安培力作用，B错误。

2．【答案】C

【解析】由于在地球表面小磁针静止时北极指北、南极指南，所以通电直导线沿南北方向水平放置时，电流在小磁针所在位置的磁场方向为东西方向，此时的效果最好。

3．【答案】A

【解析】由安培定则可知，在直导线的下方的磁场的方向为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的力向下，电子向下偏转；通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应强度越小，由半径公式r＝可知，电子的运动的轨迹半径越来越大，故A正确。

4．【答案】C

【解析】由题可知，带电粒子要做匀速圆周运动，则在圆周上各点的磁感应强度必须是一个定值，结合地磁场的分布图可知只有在与赤道共面、同心的圆周上各点的磁感应强度相同。

5．【答案】B

【解析】由磁感线的疏密可知，Ba＜Bb，故B正确，A错误；由于未说明导线方向与磁场方向的关系，故安培力大小无法判断；静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，故CD错误。

6．【答案】D

【解析】线圈全部在磁场中时，受到安培力作用的有效长度为零，，直线MN刚好过ab和ac边的中点时，导线框受到安培力的有效长度为，受到竖直向下的安培力，大小为；对导线框，由平衡条件得，联立解得，D正确。

7．【答案】A

【解析】根据左手定则可知，打到a、b点的粒子是正电子，选项A正确；根据轨迹图可知，打到c点的粒子的半径最大，速度最大，所以其受到的洛伦兹力最大，选项C、D错误。

8．【答案】C

【解析】当粒子以最大速度射入磁场时，粒子在磁场中运动半径，此时粒子从OC边射出；若在OA边界上有粒子射出，设粒子在磁场中运动最大半径为r，如图所示，由几何关系可得，解得，则射出粒子的范围长度为，故选C。

9．【答案】BC

【解析】当MN接直流电源的正极时，海水中电流方向由MN指向CD，根据左手定则，海水受到的安培力指向船头方向，根据牛顿第三定律可知，船体受到海水指向船尾方向的作用力，故使船体向后运动，A错误；改变电极的正负或磁场方向，可改变安培力的方向，可控制船前进或后退，B正确；增大电极间的电流，根据安培力公式，增大了安培力（动力），由牛顿第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，C正确；增大匀强磁场的磁感应强度，由安培力公式F＝BIL可知，可增大船体的推动力，D错误。

10．【答案】AD

【解析】带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过O点时速度大小相等，动能相同，故A正确；

BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动，两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反，则细线所受的拉力不同，故BC错误；由a＝可知小球的向心加速度大小相同，故D正确。

11．【答案】BC

【解析】由左手定则可知磁感应强度方向与安培力方向垂直，故A错误；由左手定则可知，O点的磁感应强度方向与F垂直斜向右下方，此磁场方向可分解为水平向右和竖直向下，所以导线c在O点产生的磁场方向应水平向右，由右手定则可知，导线c中的电流为垂直纸面向外，B正确；导线a在O点产生的磁场方向竖直向上，导线b在O点产生的磁场方向竖直向下，所以导线a中电流I1小于b中电流I2，由以上分析可知无法确定导线c中电流I3是否小于b中电流I2，故C正确，D错误。

12．【答案】BD

【解析】通过速度选择器粒子受力平衡，解得速度，则射出速度选择器的离子为b和c，在磁感应强度为B2的磁场中，根据，可知质量大的半径大，因射向D1的半径大，则为c离子，射向D2的是b离子，磁垂直纸面向外，根据左手定则可知四种离子带负电。

13．【答案】CD

【解析】粒子轨迹如图1所示，设半径为R，由几何关系可知，解得R＝a，A错误；当轨迹刚好与MN相切时，粒子能打到板上最大长度，如图轨迹2，设速度方向与ON夹角为θ，由几何关系，解得，由此可得，所以，挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为，B错误；要使粒子打到右侧，则有两个临界条件，如图轨迹1、3，夹角为60°，则比例为，C正确；由C选项可知使挡板的右侧被击中的竖直长度为a，速度方向与ON夹角为60°，由洛伦兹力提供向心力，解得，D正确。

二、(本题共4小题，共48分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(8分)

【解析】(1)物块与斜面间相互作用力为零时，开始离开斜面，此时　 (2分)

解得物块离开斜面时的速度。　 (2分)

(2)物块离开斜面前做匀加速直线运动，设滑行的最大距离为s，由牛顿第二定律及运动学公式分别可得

　 (1分)

　 (1分)

联立解得。　 (2分)

15．(10分)

【解析】(1)由左手定则得，电流必须从金属棒是M端流入。　(2分)

(2)指针指在0刻度处时，有mg＝kx0　 (1分)

指针指在x处时，有mg＋BIL2＝k(x0＋x)　 (1分)

联立解得：。　 (2分)

(3)弹簧伸长量最大时，有mg＋BImL＝kxm　 (2分)

得：。　 (2分)

16．(12分)

【解析】(1)粒子P在“阳鱼”内做圆周运动的轨迹如图甲所示，根据几何关系，轨迹圆的半径

　 (2分)

又　 (2分)

解得。　 (2分)

(2)设粒子Q以大小为v1的速度从C点沿CO2方向射入“阳鱼”时，其轨迹恰好与圆O相切，如图乙所示。根据几何关系，轨迹圆的半径为R，又

　 (2分)

解得　 (2分)

粒子Q从C点射入“阳鱼”时的速度大小应满足的条件为　 (2分)

17．(18分)

【解析】(1)由动能定理得　 (2分)

解得。　 (2分)

(2)粒子的轨迹图如图甲所示，粒子从进入磁场到从A、P间离开，由牛顿第二定律可得

　 (2分)

粒子在磁场中运动的时间为　 (2分)

解得：，。　 (2分)

(3)粒子从进入磁场到从A、C间离开，若粒子恰能到达BC边界，如图乙所示，设此时的磁感应强度为B1，此时粒子的轨道半径为R1，根据几何关系可知

　 (1分)

由牛顿第二定律可得

解得　 (2分)

粒子从进入磁场到从A、C间离开，若粒子恰能到达AC边界，如图丙所示，设此时的磁感应强度为B2，根据几何关系有　 (1分)

由牛顿第二定律可得

解得　 (2分)

综上，要使粒子能从A、C间离开磁场，磁感应强度B0′应满足。　 (2分)