(一)安培力与洛伦兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高二物理选择性必修2同步周测卷（人教版）

U 物耀人敏质)透择性多修第二图第士页（具1万} O 衡水金姿·先享哪·高二网步周测香日 物（人敏版}选择性必修第二瑞第2页[其页] 每Ip巴 分数 号 答案 三、非选择题（本圈共3小题，其48分。请按要求完成下列各题 9.《10分》如图甲所示，在本平他面上固定一对镜角为。的光滑平行导电轨道，轨道间 的距离为，两轨道：清的连线与轨道垂直，顶清接有电源。将一根质量为m的直导 体棒ah放在两轨道上，且与网轨道垂直。挚体棒中的电流恒定，如图乙所示为图甲 沿：一小方向观察的平面图。已知重力加遮度为繁，在物道所在空间加一垂直斜面向 上，磁够成强度大小为B的匀强位场，使导体棒在先道上保持静止， 《1)请判断电荒方向，并在图乙中雨出对导体棒的受力分析： 2)求通过导体棒的恒定电蓖」的大小。 10.(14分)如闲甲所示为太极图。知图乙所示为内部仟在方向相反，盛感应强度大小 均为日的匀强感场的太极图，大圆的圆心为O,内部两个半圆的圆心了.（了在同 茶直径MN上，半阔的直径均为大圆的半径，角线MON左侧的磁场方向垂直纸面 向外。一质量为，电荷量为：的质子，以速度路从N点沿纸面方向射人右侧磁 场，恰好通过O点进人左侧慰场并从M点射出，质子在疏场中运动的时间为。不 计质子的重力，求。 (1)质子射人感场时与NM间的夹角8： (2)大的半轻R。 物喱（人校版！送择性必修第二研第8页{共4页引 衡水金车·先享题☐ 11.《24分》微管道电子倍增管是科用入射电子经过真空微管道时的多次反财战大信号 强度的一种电子潜作。如离甲所示，真空微管道是一直径为d的正圆柱形管道，微 管道中水平线（了以下存在垂直于中轴所在我面的匀强爸场，道场的磁感应强度 大小为B,方向垂直于纸面向养。现一电子流从中心轴所在截面的，角射入此面内 的O点，人射滤度大小为，方向与管壁线MNMN与中心轴平行)回的夹角0一 孙，电子撞击管道内壁后产生”个次皱电子（包含原电子），且所有电子在微管道内 整个运动过程中均不会幢击左侧管壁·忽略重力和各城电子可的相互作用·已知电 子的电荷量为，质量为 《1)假投人射电子与管壁发生弹生碰幢，要使人射电子反弹后不与左制管壁MN爱 生碰樟，求入射速度的最大值： 《2)如果一2，碰撞后，平行于管道轴的动量变为零，垂直管道轴的动量完全反弹后 被次线电子均分，微使电龚量数大至少16倍，微管道高度赤应满足什么条件： (3)知果w=1,如乙所示，霞设电千与管壁发生弹性碰撞，取口点为坐标原点：水 平向左为工轴正方向，整直向下为y轴正方向。稳定后，某时刻从O点入射的电 子，经过时间一露时，电子到站微管道内的某一位置。求与中心轴线成=动角 入射的电子所在位置纵坐标y与横坐标x的关系式 人射子叠里中心 商二月步周测荐一 物里[人餐版】选预程必修第二研第4页《其4页】高二周测卷 ·物理（人教版）选择性必修第二册· 高二同步周测卷/物理选择性必修第二册（一） 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： 1.理解能力 Ⅱ.推理能力 Ⅲ.分析综合能力N.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2学科素养： ①物理观念 ②科学思雏③科学探究 ④科学态度与责任 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) I IⅢN ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 阴极射线分析 易 0.85 2 单项选择题 电流之间的相互作用 易 0.80 3 单项选择题 洛伦兹力与现代科技 中 0.75 单项选择题 6 圆形磁场区域问题 中 0.70 5 带电粒子在磁场中的基本概念 单项选择题 分析 L 中 0.75 6 单项选择题 6 带电粒子在磁场中的运动 中 0.75 7 多项选择题 8 生活科技与安培力 中 0.65 8 多项选择题 带电粒子在磁场中的运动 难 0.55 非选择题 10 安培力作用下的平衡问题 易 0.80 10 非选择题 14 组合场问题 中 0.70 11 非选择题 带电粒子在磁场中的运动 难 0.50 善考管桌及解析 一、单项选择题 受洛伦兹力的作用，故粒子的速度大小不变，A项错 1A【解析】根据左手定则可知，加一沿y轴正方向的 误：从靠近磁镜处返回时，在垂直于磁瓶轴线平面内， 磁场，洛伦兹力方向沿：轴负方向，可以使亮线向下 粒子的速度方向与轴线垂直，故沿磁瓶轴线方向的速 偏转，A项正确。 度分量为零，又粒子的速度大小不变，故此时垂直于 2.D【解析】根据同向电流相互吸引，反向电流相互排 磁瓶轴线平面内的速度分量最大，从左端到右端的运 斥可知，环a对环c的安培力大小为F1,方向向左环 动过程中垂直分量会变化，B项错误：粒子做圆周运 b对环的安培力大小为F,方向向右：圆环中通有 动的周期T一器，由于从左摘到右端的运动过程 相同大小的电流，由于环4与环c间的距离大于环b 中，磁感应强度先减小后增大，所以粒子的运动周期 与环e间的距离，则F:>F,故环c受到的安培力的 先增大后减小，C项错误：根据题意可知粒子运动轨 合力大小为F,一F:1,方向向右，D项正确 3D【解析】从左端到右端的运动过程中，由于粒子只 连的螺距1=，T-2器，由于平行于轴线的速度 ·35 ·物理（人教版）选择性必修第二册· 参考答案及解析 先增大后减小，所以运动轨迹的螺距先增大后或小， 二、多项选择题 D项正确。 7.BC【解析】根据对称性可知A点和B点的磁感应 4.C【解析】α射线的贯穿能力很弱，不能穿过纸而进 强度大小相等，方向不同，A项错误：根据题意可知 入磁场，Y粒子不带电，在磁场中不偏转，打在B处， a、c两条导线对b导线的安培力大小均为F,f,d两 粒子带负电，偏转后打在A处，则根据左手定则判断 条导线对b导线的安培力大小均为Fd-tan30F 可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，A项错误： 、气F,导线对h导线的安培力大小为5， 之，根据矢量的 打在A处的射线经过圆形区域时，由于洛伦兹力不 做功，所以动能不增加，B项错误：如果将纸拿走保留 合成可得b导线所受的安培力大小F。=2Fsin30°+ 磁场，则α射线进人磁场，根据洛伦兹力提供向心力 2xF m60+号-号B项正确：根据安培定则， 有B=m号解得轨迹半径一需由于。粒子的 a、d两条导线在O点的磁感应强度等大反向，b、e两 质量约为B粒子质量的8000倍，α射线的速度约为 条导线在O点的磁感应强度等大反向，a,b、c,d、“五 条导线在(O点的磁感应强度方向与导线在O点的 光速的品·则。粒子做圆周运动的半径很大，远大于 磁感应强度方向相同，垂直于d向下，C项正确，D 3粒子做圆周运动的半径。所以a粒子在磁场中的 项错误。 偏转量很小，几乎不偏转，与Y射线一起打在B处，则 8.AD【解析】因直导线da'和bc所产生的合磁场方 光屏还是会出现明显的两个亮斑，C项正确，D项 向在O'点沿垂直正对b''方向斜向右上方，而另外四 错误。 条直导线所产生的合磁场方向也是斜向右上方，若在 5.D【解析】根据题意可知，带电粒子在匀强磁场中做 O点以速度。沿垂直正对''方向发射一不计重力 匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有9B= 的质子，可知质子斜向右上方做匀速直线运动，则质 m二，可得r一常由于两个粒子所带的电荷量相 子的运动轨迹在2Oy平面的投影如A项图所示，在 Oy平面的投影如D项图所示，A.D项正确。 等，在同一匀强磁场中运动，若速率相等，粒子的轨迹 三、非选择题 半径与粒子的质量有关，轨迹半径不一定相等：若动 9.【解析】(1)根据题意，对导体棒受力分析，受重力，斜 量大小相等，侧轨迹半径必相等，A项错误，D项正 面的支持力，沿斜面向上的安培力，如图所示(2分) 确：根据题意，由公式T=2延可得，粒子的周期T 需，由于两个整子所带的电荷量相等，在同一匀强 mg 磁场中运动，则粒子运动的周期与质量有关，若动能 所以电流方向a*b (2分)】 相等，由公式￡=之m心可知，质量不一定相等，则 (2)由于导体棒静止，沿斜面方向上，由平衡条件有 mgsin a=F安 (2分) 周期不一定相等：若质量相等，则周期必相等，B、C项 F=BIl (2分)》 错误。 解得I=mngsin a (2分)》 6.A【解析】该粒子的运动轨迹与虚线ON相切，画出 Bl 该粒子的运动轨迹如图所示，由于OA=D=r,故 10.【解析】(1)根据题意可得，质子的运动轨迹如图 △AOD为等边三角形，则∠ODA=60°，而∠MON 所示 =30°，则∠OCD=90°，故COD为一条直线，则OD =CD 0=4r=十r,解得一专A项正确。 C 630302入f0 609 D M ·36 高二周测卷 ·物理（人教版）选择性必修第二册· 由几何知识可知，质子轨迹所对应的圆心角为20， (2分) tan 期质子在骏场中运动的时间1=碧T×2 (2分) 每一次撞击后此电子的平行于管道轴动量被吸收， 设质子的轨迹半径为r,则根据洛伦兹力提供向心 垂直于管道轴动量被垂直出射的2个电子均分，即 力有Bw=m延 (2分) 在第(>1)次、第i一1次撞击后的横向速度满足 解得r= L(= 2 (2分) Bq (2分) 撞击后电子在匀强磁场中做圆周运动，圆周的圆心 义质子运动的周期T=型 (2分) 在出射点正下管道上。由洛伦兹力提供向心力，且 设第i次撞击后电子运动的半圆半径为r,则有 联立可得，质子射入磁场时与NM间的夹角0= Bqt 4加 ev B=mi. (2分) (2分) r 每次撞击产生的电子加倍，故欲使信号电荷量被放 (2)根据儿何知识可得/sn0-之R (2分) 大到至少16倍，则应至少撞击4次。故管道长度至 则大圆的半径R-贺血 (2分) 少为h=h+2n+2r十2r (1分) 11.【解析】(1)电子速度最大时，其运动轨迹刚好与左 即h= tan +"m01++ Be (1分) 壁相切，如图所示 整理得h=4+3m 3 8Be (1分) (3)电子在磁场中运动的周期T=2xm eB (2分) 601 经过时间一器一君 (1分) 电子转过的圆心角0=号 (1分) d 由几何关系得rm=2d (2分) 设1=器时刻某电子的位登坐标为()，则y 由洛伦兹力提供向心力可得B=m (2分) win音 (2分) 所以n=2Brd (2分) x=r-eos号 (2分) (2)设电子白人射开始直至第1次撞击管壁的过程 联立解得y=√3x (1分) 中，电子做匀速直线运动，电子轴向飞行距离仙= ·37