新人教版選擇性必修第二冊第一章單元檢測滿分:100分;時間:90分鐘一、選擇題（本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~6小題只有一項符合題目要求,第7~10小題有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,選錯或不答的得0分）在磁場中放置一根直導線,導線的方向與磁場方向垂直。先后在導線中通入不同的電流,導線所受的安培力也不一樣。下列圖像表示的是導線受安培力的大小F與通過導線的電流I的關系,a、b各代表一組F、I的數據。在以下四幅圖中,正確的是（）如圖所示,某種物質發射的一束豎直向上的粒子流在勻強磁場中分成三束,分別沿三條路徑運動,則下列說法正確的是（）沿路徑1運動的粒子帶負電沿路徑3運動的粒子帶正電沿路徑2運動的粒子不帶電沿路徑2運動的粒子帶電荷量最大如圖所示為磁流體發電機的示意圖,一束等離子體（含正、負離子）沿圖示方向垂直射入一對磁極產生的勻強磁場中,A、B是一對平行于磁場放置的金屬板,板間連入電阻R,則電路穩定后（）R中有向下的電流離子在磁場中不發生偏轉A、B板聚集的電荷量基本不變

離子在磁場中偏轉時洛倫茲力可能做功科研人員常用磁場來約束運動的帶電粒子。如圖所示,粒子源位于紙面內一邊長為a的正方形中心0處,可以沿紙面向各個方向發射速率不同的同種粒子，粒子質量為m、電荷量為q、最大速率為v,忽略粒子重力及粒子間相互作用。要使粒子均不能射出正方形區域，可在此區域加一垂直紙面的m勻強磁場，則磁感應強度的最小值為()2叫B.2血叫qaqaC4九％D472皿％qaqa一通電直導線與x軸平行放置，勻強磁場的方向與xOy坐標平面平行，導線受到的安培力為F。若3nD.響F將該導線做成3圓環,放置在xOy3nD.響F將該導線做成3圓環,放置在xOy坐標平面內，如圖所示，并保持通過的電流不變,兩端點a、b連線也3n如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個相同的條形磁鐵，兩磁鐵的N極正對在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵始終處于靜止狀態，則()導線受到的安培力豎直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右導線受到的安培力豎直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左導線受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右導線受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力為零在如圖所示的勻強電場和勻強磁場共存的區域內（不計重力）,電子可能沿水平方向向右做直線運動的是（）如圖所示,相距為d的兩平行板間同時存在勻強電場和勻強磁場,磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里。一質量為m、帶電荷量為q的小球由下板邊緣沿水平方向射入該區域，帶電小球恰能在兩板間做勻速圓周運動，重力加速度為g,則（）KXXL]n小球一定帶負電小球一定帶正電兩板間電壓為迎q小球在兩板間的運動時間為皿qB如圖所示,在直角三角形ABC區域內，存在方向垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場,AC邊長為3l,ZC=90°,ZA=53°。一質量為m、電荷量為+q的粒子從AB邊上距A點為l的D點垂直AB射入勻強磁場，要使粒子從BC邊射出磁場區域（sin53°=0.8,cos53°=0.6）,則（）粒子速率應大于塑2m粒子速率應小于型3m粒子速率應小于凹m粒子在磁場中的最短運動時間為如6qB如圖所示,空間中有垂直紙面向里的勻強磁場，垂直磁場方向的平面內有一長方形區域abed,其be邊長為L,ab邊長為E兩同種帶電粒子（重力不計）以相同的速度v分別從a點和ab邊上的P0點垂直射入磁場,速度方向垂直于ab邊,兩粒子都恰好經過e點,則下列說法中正確的是（）粒子在磁場中運動的軌跡半徑為別3L3粒子從a點到e點的運動時間為些卩粒子的比荷為巫2BLP點與a點的距離為空3二、非選擇題（本題共6小題,共60分）（8分）圖中虛線框內存在一沿水平方向、與紙面垂直的勻強磁場。現通過測量通電導線在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應強度大小,并判定其方向。所用部分器材如圖所示,其中D為位于紙面內的U形金屬框，其底邊水平，兩側邊豎直且等長;E為直流電源;R為電阻箱;A為電流表;S為開關。此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質導線。實驗步驟如下:按圖接線。保持開關S斷開，在托盤內加入適量細沙，使D處于平衡狀態，然后用天平稱出細沙質量m。1閉合開關S，調節電阻箱的阻值使電流大小適當，在托盤內重新加入適量細沙，使D重新處于平衡狀態，然后讀出電流表的示數I，并用天平稱出此時細沙的質量m。2用米尺測量D的底邊長度L。

（1）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應強度的大小,可以得出B二。（2）判定磁感應強度方向的方法是:若,磁感應強度方向垂直紙面向外;反之,磁感應強度方向垂直紙面向里。（8分）某型號的回旋加速器的工作原理圖如圖甲所示,圖乙為俯視圖。回旋加速器的核心部分為兩個D形盒（D、D）,D形盒置于真空容器中，整個裝置放在電磁鐵兩極間的磁場中，磁場可以認為是12勻強磁場，且與D形盒盒面垂直。兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過狹縫的時間可以忽略不計。帶電粒子從粒子源A處進入加速電場（初速度不計），從靜止開始加速到出口處所需的時間為t（帶電粒子達到最大速度，在磁場中完成半個圓周運動后被導引出來）。已知磁場的磁感應強度大小為B,加速器接一高頻交流電源，其電壓為U,可以使帶電粒子每次經過狹縫都能被加速，不計重力。D形盒半徑R=,D內部帶電粒子前三次勻速圓周運動的軌道半徑之比（由內到外）為。1甲乙（7分）電磁軌道炮的加速原理如圖所示。金屬炮彈靜置于兩固定的平行導軌之間，并與導軌良好接觸。開始時炮彈在導軌的一端,通過電流后炮彈會在安培力作用下加速,最后從導軌另一端的出口高速射出。已知兩導軌之間的距離L=0.10m,導軌長s=5.0m,炮彈質量m=0.030kg,導軌中電流I的方向如圖中箭頭所示。可以認為炮彈在導軌內勻加速運動，它所在處磁場的磁感應強度大小始終為B=2.0T,方向垂直于紙面向里。若炮彈射出時的速度為v=2.0X10am/s,忽略摩擦力與重力的影響。求:（1）炮彈在兩導軌間的加速度大小a;（2）炮彈作為導體受到的安培力大小F;（3）通過導軌的電流I。（10分）如圖所示，在xOy平面坐標系的第三、四象限內有沿y軸正方向的勻強電場E,第一象限中的等腰直角三角形MNP區域內存在垂直坐標平面向外的勻強磁場。一個帶正電的粒子以速度v=2X107m/s從Q點沿x軸正方向發射，并從0點射出，進入磁場后以垂直于PM的方向從PM邊射出0

磁場。已知Q點的橫坐標為-0.4m,該粒子的比荷2=2.5X109C/kg,MN平行于x軸,N點的坐標為m(0.4m,0.4m),不計粒子重力，求：Q點的縱坐標；磁場區域的磁感應強度大小B的取值范圍。(12分)如圖所示，在x軸上方的整個區域存在非勻強電場,P、0之間的電壓為U,在x軸下方半徑為a的圓形區域內有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B,其他區域無電磁場。現有一帶電粒子從P點由靜止釋放，沿y軸運動并從0點進入磁場，經過一段時間后從N點離開磁場。已知ZOON=120°，不計帶電粒子的重力與空氣阻力。1⑴判斷粒子的帶電性質,并比較P、0的電勢高低；求帶電粒子的比荷(電荷量與質量之比)；若在粒子從0點運動到N點的過程中，某時刻磁感應強度大小突然變為B',粒子不再離開磁場，求(15分)質譜儀是用來測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具。如圖所示,平行板電容器兩極板相距為d,兩板間電壓為U,極板間勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向外。一束電荷量相1同、質量不同的帶正電的粒子,沿電容器的中線射入電容器,沿直線勻速穿過電容器后進入另一磁感

應強度為B2的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外。結果分別打在感光片上的a、b兩點，設a、b兩點2之間的距離為Ax,粒子所帶電荷量為q,且不計重力。求粒子在上面的磁場中沿直線運動時速度v的大小；求打在a、b兩點的粒子的質量之差Am;試比較這兩種帶電粒子在下面的磁場中運動時間的大小關系,并說明理由。+TOC\o"1-5"\h\zI4i臥―|2—J■[■W■*J??f七幾J答案一、選擇題A根據安培力公式F=IlB可知，當B、l一定,B與I垂直時,F與I成正比，且F-I圖像的斜率表示的是Bl的乘積;磁感應強度B由磁場本身的性質決定,l表示該導線的長度，所以B與l的乘積不變，即F-I圖像的斜率不變，選項A正確,B、C、D錯誤。C不帶電的粒子在磁場中不受力,沿直線運動（路徑2）,帶正電的粒子在洛倫茲力作用下向左偏轉（路徑1）,帶負電的粒子在洛倫茲力作用下向右偏轉（路徑3）,選項C正確,A、B、D錯誤。C由左手定則知，正離子向B板偏轉，負離子向A板偏轉，即B板帶正電,A板帶負電，電路穩定后,A、B板聚集的電荷量基本不變，電阻R中有向上的電流，故A、B錯誤,C正確；因為洛倫茲力的方向與速度方向垂直，所以洛倫茲力不可能做功，選項D錯誤。C由r二竺可知,m、q、B—定時,r與v成正比。加一垂直紙面的勻強磁場后，如果速度最大的帶qB電粒子的軌跡半徑r=2則所有粒子均不能射出正方形區域;由qvB二m蘭,解得B?二如m,選項C正確,A、4rminqaB、D錯誤。C設通電直導線長為L,通過的電流為I,勻強磁場的磁感應強度為B,則直導線受到的安培力為F二BIL;制成圓環后，設圓環的半徑為R,則3X2nR=L，解得R=Z,故a、b連線的長度d=V2R二迴，此43n3n時圓環受到的安培力F'二Bid二便二空F,選項C正確,A、B、D錯誤。厶3nCC點合磁場的方向豎直向上，根據左手定則可知，導線受到的安培力水平向右，選項A、B錯誤；根據牛頓第三定律可知,木板和磁鐵組成的整體受到通電導線對其水平向左的安培力,因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，選項C正確,D錯誤。BC若電子水平向右運動，在A圖中電場力水平向左，洛倫茲力豎直向下，不可能;在B圖中電子所受的電場力水平向左，洛倫茲力為零,故電子可能水平向右做勻減速直線運動;在C圖中，電子所受電場力豎直向上，洛倫茲力豎直向下，電子可能向右做勻速直線運動;在D圖中，電子所受電場力豎直向上，洛倫茲力豎直向上，故電子不可能沿水平方向向右做直線運動。選項B、C正確,A、D錯誤。BC要使小球在復合場中做勻速圓周運動，必須滿足重力與電場力平衡，所以電場力方向豎直向上，故小球一定帶正電，選項A錯誤,B正確;根據mg二Eq和E=￡可得mg=-q,所以U二竺士選項C正確;小球ddq在兩板間的運動時間為其做勻速圓周運動周期的一半，即t=n^,選項d錯誤。qBAC由幾何知識知BC=4l,AB=5l,BD=4l,粒子運動軌跡與BC邊相切為一臨界狀態（如圖甲），由幾何知識知sin37°=旦,得R=3l。根據qvB二mE，可以求得▼二蘭里,此為粒子從BC邊射出的最小臨界速41-R2R2m度。粒子恰能從BC邊射出的另一臨界狀態為軌跡與AC邊相切（如圖乙），由幾何知識知切點恰為C點，軌跡半徑R=4l;再根據qvB=m^2,解得v二地，此為粒子從BC邊射出的最大臨界速度，選項A、C正TOC\o"1-5"\h\zRm確,B錯誤。粒子從BC邊射出，速度的最小偏轉角為37°，所以最短運動時間為t=竺_?型=竺?竺，選項d錯誤。min360°qB180qBACD帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，畫出運動軌跡如圖，從a點射入磁場的粒子，根據幾何關系有L2+（V3L-R）2=R2，解得R=^1l,選項A正確;從a點入射的粒子，軌跡圓心在0，根據幾何關31系可知0b=V3L-2遲L二遲L,ZbOc=60°，ZaOc=120°，從a到c運動時間t^^丁二二丄乂型二紐匹，13311360°33u09u°選項B錯誤；由R二叫二迴得邑二邑，選項C正確;另一粒子由P點垂直入射，在AObcqB3m2BL2中,0b/lL,Pb/lL,P與0重合，所以P點與a點的距離為創1l,選項D正確。23313二、非選擇題答案⑴加2|g（4分）（2）m>m（4分）IL21解析（1）金屬框所受安培力的合力等于其底邊所受安培力，根據平衡條件，有|m-m|g=ILB，解得21B=|^2~m1|gG仏（2）若m>m,則金屬框所受安培力的方向向下，根據左手定則可得，磁感應強度的方向垂直紙面向21外;反之，磁感應強度方向垂直紙面向里。答案V型（4分）1：V2：V1（4分）nB解析設粒子從靜止開始到出口處運動了n圈，粒子在出口處的速度為v,則2nqU=2mv2,qvB二山巴,粒2R子做勻速圓周運動的周期T=^,粒子運動的總時間t=nT,聯立以上各式，解得R=陀。粒子在加速qB\nB電場中做勻加速運動，在磁場中做勻速圓周運動，由動能定理得,d內部粒子的軌道由內到外對應的速度之比為1：（2：3再根據r二竺得軌跡半徑之比為1：”：仃。qB答案（1）4.0X105m/s2（2）1.2X104N（3）6.0X104A解析（1）炮彈在兩導軌間做勻加速運動，有v2=2as（1分）解得a二空=4.0X105m/s2（2分）2s（2）忽略摩擦力與重力的影響,則炮彈所受的合外力為安培力,所以有F=ma（1分）解得F=1.2X104N（1分）（3）炮彈受到的安培力F=ILB（1分）解得I二_L=6.0X104A（1分）BL答案（1）-0.2m（2）見解析解析（1）粒子進入磁場后以垂直于PM的方向從PM邊射出磁場,說明粒子射入磁場時速度方向也與PM垂直，則粒子從0點射出時速度方向與x軸正方向的夾角a=45°（1分）粒子到達0點時沿y軸正方向的分速度v=vtana=2X107m/s（1分）y0設粒子在電場中沿x軸方向的位移為x,沿y軸方向的位移為y,由運動學規律有y二冬t（1分）2x=vt（1分）0聯立解得y=0.2m,故Q點的縱坐標為-0.2m（1分）（2）若該粒子恰好沒有從PN邊射出，運動軌跡如圖所示，根據幾何關系有R+J2R二罟仃分）解得R=2-^2m（1分）5由Bqv=m^2,其中v二-也（1分）minRCOSa解得B=（4V2+4）X10-2T（1分）min所以磁場區域的磁感應強度大