第一章 磁场（单元自测·提高卷）物理粤教版选择性必修第二册

2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第一章·提高通关 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C C D B C AC BC AD 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．(1)电路连线如图 （2分）；(2)A（2分）(3)B（2分） 12．(1) 连接完成的实验电路图如图所示 （2分） ；(2)重新处于平衡状态（2分） 电流表的示数I（2分）；(3) （2分） 三、计算题：本题共4小题，共40分。解答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。 13．（10分）（1）使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率，正离子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 （1分） （1分） 解得 （1分） 所以 （1分） （2）当离子从D盒边缘离开时速度最大，此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径，即 （1分） 故离子获得的最大动能为 （1分） （3）根据动能定理可知正离子被电场加速一次增加的动能为 （1分） 则正离子加速到出口处被加速的次数为 （1分） 正离子在磁场中运动的周期数为 故正离子从静止开始加速到出口处所需的时间为 （1分） 14．（14分）（1）由于该粒子在速度选择器中受力平衡，故（1分） 其中 则该粒子通过速度选择器的速率为（1分） （2）粒子在区域内做匀速圆周运动，从ON的中点垂直ON射入磁屏蔽区域，由几何关系可知 由洛伦兹力提供给向心力（1分） 联立可得（1分） 由于，根据洛伦兹力提供给向心力 解得（1分） 当时粒子磁屏蔽区向上做匀速直线运动，离开磁屏蔽区后根据左手定则，粒子向左偏转，如图所示 根据洛伦兹力提供向心力（1分） 可得（1分） 故粒子打在y轴3L处，综上所述y轴上可能检测到该粒子的范围为。（1分） （3）若在Q处检测到该粒子，如图 由几何关系可知（1分） 解得（1分） 由洛伦兹力提供向心力（1分） 联立解得（1分） 其中（1分） 根据磁屏蔽效率可得若在Q处检测到该粒子，则（1分） 15．（16分）（1）由题意可知，粒子运动轨迹如图所示，在磁场中，粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 （2分） 由几何知识可得 （1分） 粒子进入电场后做类平抛运动，由牛顿第二定律得 （1分） 由速度时间公式可得 （1分） 由位移公式可得 （1分） 由几何知识可得 （1分） 解得 （2分） （1分） （2）粒子在磁场中做圆周运动的周期 （2分） 粒子在磁场中的运动时间 （2分） 粒子在电场和磁场中运动的总时间 （2分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第一章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条导线长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　）    A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a导线受到的安培力大小始终为BIl 2．如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场被限制在A、C板间，带电粒子从处以速度沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　） A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．加速电场方向需要做周期性的变化 C．带电粒子每运动一周的时间越来越长 D．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 3．如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度B的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为l，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流I时，则须在一个托盘中加质量为m的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．应在右盘中加入小砝码 B．由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C．若发现右盘向上翘起，则应增大线圈中的电流 D．若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 4．宇宙的射线中含有大量带正、负电荷的粒子，若在赤道的上空，一束宇宙射线垂直射向地球表面，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的是（    ） A．带正电的粒子将向南偏 B．带负电的粒子将向北偏 C．带正电的粒子将向东偏 D．带负电的粒子将向东偏 5．如图甲所示是磁电式电流表的结构图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条边长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条边所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a边中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　） A．该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a边受到的安培力大小始终为IlB 6．如图所示，在盛有导电液体的水平玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　） A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．液体消耗的电功率为1.75W C．玻璃皿中两电极间液体的电阻为 D．电源的内阻为 7．如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，内阻未知，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数恒为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　）    A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 C．液体消耗的电功率为1.75W D．1分钟内，液体里产生的热量为105J 8．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。关于粒子运动下列说法正确的是（　　） A．粒子速度的大小满足 B．从ac射出的粒子在磁场中的运动时间都相同 C．从点射出磁场的粒子在点的速度方向与夹角为 D．所有从边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为 9．如图所示，在平面等腰直角三角形区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量带正电的粒子先后以速度垂直边从不同位置射入磁场，有些粒子能在边界上相遇。已知。粒子质量为m、电荷量为q，不计粒子重力，不考虑各粒子之间的相互作用。下列判断正确的是（　　） A．磁场方向垂直纸面向外 B．磁场方向垂直纸面向里 C．相遇粒子的入射时间差的最大值为 D．相遇且入射时间差最大的两粒子入射点之间的距离为 10．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN是它的下边界。现有质量为m、电荷量为q的带电粒子与MN成30°角垂直射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间可能为（　　）    A． B． C． D． 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）“祖冲之”研究小组用图中所给的器材进行与安培力有关的实验。金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的极位于两导轨的正上方，极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线，完成实验电路，要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动 。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A．适当增大两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当减小金属棒中的电流 其中正确的是 （填入正确选项前的字母）。 (3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了_____（填入正确选项前的字母）。 A．回旋加速器 B．电磁炮 C．质谱仪 12．（8分）图中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磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。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。 （1）在图中画线连接成实验电路图 。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空。 ①按图接线。 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，然后用天平称出细沙的质量m1。 ③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ，然后读出 ，并用天平称出此时细沙的质量m2。 ④用米尺测量D的底边长度L。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B= 。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答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。 13．（10分）在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个中空的半径为R的半圆铝制（D型）扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心A处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B。每次在电场中。加速的时间很短，可以忽略。正离子从离子源出发时的初速度为零，重力不计。 （1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率f； （2）求正离子能获得的最大动能； （3）求正离子从静止开始加速到出口处所需的时间t。 14．（14分）磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知），但满足。某质量为m、电荷量为的带电粒子通过速度选择器后，在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。速度选择器两极板间电压U、间距d、内部磁感应强度大小已知，不考虑该粒子的重力。 (1)求该粒子通过速度选择器的速率； (2)求以及y轴上可能检测到该粒子的范围； (3)定义磁屏蔽效率，若在Q处检测到该粒子，则是多少？ 15.（16分）如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面（xy平面）向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在（d，0）点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求： （1）电场强度大小和磁感应强度大小的比值； （2）该粒子在电场和磁场中运动的总时间。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第一章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条导线长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　）    A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a导线受到的安培力大小始终为BIl 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，磁感应强度大小均为B，可方向均不相同，因此该磁场不是匀强磁场，A错误； B．由图乙可知，线圈平面总与磁场方向平行，B错误； C．通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，b导线中电流方向垂直纸面向里，由左手定则判定，a导线受安培力方向向上，b导线受安培力方向向下，则线圈将顺时针转动，C错误； D．a导线中电流方向始终与磁场方向垂直，磁感应强度B与电流I均大小不变，由安培力公式可知，a导线受到的安培力大小始终为BIl，D正确。 故选D。 2．如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场被限制在A、C板间，带电粒子从处以速度沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　） A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．加速电场方向需要做周期性的变化 C．带电粒子每运动一周的时间越来越长 D．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 【答案】D 【详解】AB．带电粒子只有经过A、C板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次，电场的方向不需要改变，故AB错误； C．带电粒子每运动一周，速率越来越快，其在磁场中运动时，根据 周期为 可知粒子在磁场中运动的周期与速度无关，即时间与速度无关，但是粒子做直线运动的时间变短，故C错误； D．当粒子从D型盒中射出时，速度最大，则 解得 可知加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关，故D正确。 故选D。 3．如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度B的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为l，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流I时，则须在一个托盘中加质量为m的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．应在右盘中加入小砝码 B．由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C．若发现右盘向上翘起，则应增大线圈中的电流 D．若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 【答案】C 【详解】A．根据左手定则，安培力向下，应在左盘中加入小砝码，A错误； B．根据平衡条件得 ，解得，B错误； C．若发现右盘向上翘起，表明向下的安培力偏小，则应增大线圈中的电流，C正确； D．若只改变电流的方向，安培力向上，线圈不能保持平衡状态，D错误。 故选C。 4．宇宙的射线中含有大量带正、负电荷的粒子，若在赤道的上空，一束宇宙射线垂直射向地球表面，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的是（    ） A．带正电的粒子将向南偏 B．带负电的粒子将向北偏 C．带正电的粒子将向东偏 D．带负电的粒子将向东偏 【答案】C 【详解】因赤道上空的磁感线平行地面从南指向北，根据左手定则可知，带正电的粒子受洛伦兹力方向向东，则粒子将向东偏；同理带负电的粒子向西偏转。 故选C。 5．如图甲所示是磁电式电流表的结构图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条边长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条边所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a边中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　） A．该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a边受到的安培力大小始终为IlB 【答案】D 【详解】A．磁场为均匀辐向分布，磁感应强度大小处处相等，但方向为径向，从N极向S极呈辐射状，并非处处相同，A错误； B．线圈转动时，a、b边始终与磁场垂直，但线圈平面与磁场方向并非始终垂直，B错误； C．用左手定则判断安培力方向：a边电流垂直纸面向外，磁场径向，安培力向上；b边电流垂直纸面向里，安培力向下，因此线圈顺时针转动，并非逆时针，C错误； D．a边长度为l，电流为I，磁感应强度大小始终为B，且a边始终与磁场（径向）垂直。根据安培力公式 a边受到的安培力大小始终为 ，D正确。 故选D。 6．如图所示，在盛有导电液体的水平玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　） A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．液体消耗的电功率为1.75W C．玻璃皿中两电极间液体的电阻为 D．电源的内阻为 【答案】B 【详解】A．由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，玻璃皿所在处的磁场方向竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误； B．液体消耗的电功率为 故B正确； C．对于非纯电阻元件，不满足欧姆定律，即 故C错误； D．电压表的示数为3.5V，电流表示数为0.5A，则根据闭合电路的欧姆定律有 解得电源内阻 故D错误。 故选B。 7．如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，内阻未知，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数恒为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　）    A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 C．液体消耗的电功率为1.75W D．1分钟内，液体里产生的热量为105J 【答案】C 【详解】A．由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，玻璃皿所在处的磁场方向竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误； B．对于非纯电阻元件，不满足欧姆定律，即 故B错误； C．液体消耗的电功率 故C正确； D．1分钟电流做功为 由能量守恒可知电流做功转化为热能和液体的转动动能，因此1分钟内液体里产生的热量小于105J，故D错误。 故选C。 8．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。关于粒子运动下列说法正确的是（　　） A．粒子速度的大小满足 B．从ac射出的粒子在磁场中的运动时间都相同 C．从点射出磁场的粒子在点的速度方向与夹角为 D．所有从边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为 【答案】AC 【详解】A．根据题意，从点沿方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界射出磁场，如图所示 根据几何关系可知，点为圆心，由洛伦兹力提供向心力有 又 联立解得 故A正确； B．对于从ac射出的粒子，初速度方向不同，则在磁场中的轨迹对应的圆心角不同，则运动时间不同，B错误； C．粒子从点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图所示 由于粒子在磁场中轨迹半径，可知三角形为等边三角形，则有 即粒子在点的速度方向与夹角为，故C正确； D．根据题意可知，所有从边界出射的粒子中在磁场中运动，当弦长最短时，即弦与垂直时，运动的时间最短，则最短时间的运动轨迹为弧线，如图所示 根据几何关系可得 可得 则有 可得 故D错误。 故选AC。 9．如图所示，在平面等腰直角三角形区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量带正电的粒子先后以速度垂直边从不同位置射入磁场，有些粒子能在边界上相遇。已知。粒子质量为m、电荷量为q，不计粒子重力，不考虑各粒子之间的相互作用。下列判断正确的是（　　） A．磁场方向垂直纸面向外 B．磁场方向垂直纸面向里 C．相遇粒子的入射时间差的最大值为 D．相遇且入射时间差最大的两粒子入射点之间的距离为 【答案】BC 【详解】AB．由题知，有些粒子能在边界上相遇。说明带正电的粒子向偏转，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里，A错误、B正确； C．如图所示 设粒子在点相遇，半径为，当粒子轨迹在处相切时间差有最大值，由洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则 则周期为 代入得 由几何关系知，时运动时间为，时运动时间为，则时间差最大值为 C正确； D．如图所示 由几何关系知，，则相遇且入射时间差最大的两粒子入射点之间的距离为 代入得 D错误。 故选BC。 10．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN是它的下边界。现有质量为m、电荷量为q的带电粒子与MN成30°角垂直射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间可能为（　　）    A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】由于带电粒子的电性不确定，其轨迹可能是如图所示的两种情况    带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，可得 根据线速度和周期的关系，可得 联立解得 由图可知，若为正电荷，轨迹对应的圆心角为θ1＝300°，若为负电荷，轨迹对应的圆心角为θ2＝60°，则对应时间分别为 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）“祖冲之”研究小组用图中所给的器材进行与安培力有关的实验。金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的极位于两导轨的正上方，极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线，完成实验电路，要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动 。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A．适当增大两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当减小金属棒中的电流 其中正确的是 （填入正确选项前的字母）。 (3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了_____（填入正确选项前的字母）。 A．回旋加速器 B．电磁炮 C．质谱仪 【答案】(1)见解析 (2)A (3)B 【详解】（1）电路连线如图 （2）AC．根据公式可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理有 则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，故A正确，C错误； B．若换用一根更长的金属棒，但导轨间的距离不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度为 速度变小，故B错误。 故选A。 （3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选B。 12．（8分）图中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磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。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。 （1）在图中画线连接成实验电路图 。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空。 ①按图接线。 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，然后用天平称出细沙的质量m1。 ③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ，然后读出 ，并用天平称出此时细沙的质量m2。 ④用米尺测量D的底边长度L。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B= 。 【答案】 重新处于平衡状态 电流表的示数I 【详解】（1）[1]连接完成的实验电路图如图所示 （2）[2][3]本题考查了磁场力作用下物体的平衡，利用平衡条件求解磁感应强度，故应使D重新处于平衡状态；两次细沙的重力之差与D的底边所受磁场力大小相等，磁场力与电流大小有关，故还需读出电流表的示数I。 （3）[4]两次细沙的重力之差与D的底边所受磁场力相等，即 所以磁感应强度 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答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。 13．（10分）在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个中空的半径为R的半圆铝制（D型）扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心A处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B。每次在电场中。加速的时间很短，可以忽略。正离子从离子源出发时的初速度为零，重力不计。 （1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率f； （2）求正离子能获得的最大动能； （3）求正离子从静止开始加速到出口处所需的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率，正离子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 解得 所以 （2）当离子从D盒边缘离开时速度最大，此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径，即 故离子获得的最大动能为 （3）根据动能定理可知正离子被电场加速一次增加的动能为 则正离子加速到出口处被加速的次数为 正离子在磁场中运动的周期数为 故正离子从静止开始加速到出口处所需的时间为 14．（14分）磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知），但满足。某质量为m、电荷量为的带电粒子通过速度选择器后，在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。速度选择器两极板间电压U、间距d、内部磁感应强度大小已知，不考虑该粒子的重力。 (1)求该粒子通过速度选择器的速率； (2)求以及y轴上可能检测到该粒子的范围； (3)定义磁屏蔽效率，若在Q处检测到该粒子，则是多少？ 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）由于该粒子在速度选择器中受力平衡，故 其中 则该粒子通过速度选择器的速率为 （2）粒子在区域内做匀速圆周运动，从ON的中点垂直ON射入磁屏蔽区域，由几何关系可知 由洛伦兹力提供给向心力 联立可得 由于，根据洛伦兹力提供给向心力 解得 当时粒子磁屏蔽区向上做匀速直线运动，离开磁屏蔽区后根据左手定则，粒子向左偏转，如图所示 根据洛伦兹力提供向心力 可得 故粒子打在y轴3L处，综上所述y轴上可能检测到该粒子的范围为。 （3）若在Q处检测到该粒子，如图 由几何关系可知 解得 由洛伦兹力提供向心力 联立解得 其中 根据磁屏蔽效率可得若在Q处检测到该粒子，则 15.（16分）如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面（xy平面）向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在（d，0）点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求： （1）电场强度大小和磁感应强度大小的比值； （2）该粒子在电场和磁场中运动的总时间。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知，粒子运动轨迹如图所示，在磁场中，粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 由几何知识可得 粒子进入电场后做类平抛运动，由牛顿第二定律得 由速度时间公式可得 由位移公式可得 由几何知识可得 解得 （2）粒子在磁场中做圆周运动的周期 粒子在磁场中的运动时间 粒子在电场和磁场中运动的总时间 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第一章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条导线长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　）    A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a导线受到的安培力大小始终为BIl 2．如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场被限制在A、C板间，带电粒子从处以速度沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　） A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．加速电场方向需要做周期性的变化 C．带电粒子每运动一周的时间越来越长 D．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 3．如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度B的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为l，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流I时，则须在一个托盘中加质量为m的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．应在右盘中加入小砝码 B．由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C．若发现右盘向上翘起，则应增大线圈中的电流 D．若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 4．宇宙的射线中含有大量带正、负电荷的粒子，若在赤道的上空，一束宇宙射线垂直射向地球表面，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的是（    ） A．带正电的粒子将向南偏 B．带负电的粒子将向北偏 C．带正电的粒子将向东偏 D．带负电的粒子将向东偏 5．如图甲所示是磁电式电流表的结构图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条边长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条边所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a边中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（　　） A．该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a边受到的安培力大小始终为IlB 6．如图所示，在盛有导电液体的水平玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　） A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．液体消耗的电功率为1.75W C．玻璃皿中两电极间液体的电阻为 D．电源的内阻为 7．如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，内阻未知，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数恒为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（　　）    A．从上往下看，液体顺时针旋转 B．玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 C．液体消耗的电功率为1.75W D．1分钟内，液体里产生的热量为105J 8．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。关于粒子运动下列说法正确的是（　　） A．粒子速度的大小满足 B．从ac射出的粒子在磁场中的运动时间都相同 C．从点射出磁场的粒子在点的速度方向与夹角为 D．所有从边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为 9．如图所示，在平面等腰直角三角形区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量带正电的粒子先后以速度垂直边从不同位置射入磁场，有些粒子能在边界上相遇。已知。粒子质量为m、电荷量为q，不计粒子重力，不考虑各粒子之间的相互作用。下列判断正确的是（　　） A．磁场方向垂直纸面向外 B．磁场方向垂直纸面向里 C．相遇粒子的入射时间差的最大值为 D．相遇且入射时间差最大的两粒子入射点之间的距离为 10．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN是它的下边界。现有质量为m、电荷量为q的带电粒子与MN成30°角垂直射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间可能为（　　）    A． B． C． D． 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）“祖冲之”研究小组用图中所给的器材进行与安培力有关的实验。金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的极位于两导轨的正上方，极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线，完成实验电路，要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动 。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A．适当增大两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当减小金属棒中的电流 其中正确的是 （填入正确选项前的字母）。 (3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了_____（填入正确选项前的字母）。 A．回旋加速器 B．电磁炮 C．质谱仪 12．（8分）图中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磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。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。 （1）在图中画线连接成实验电路图 。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空。 ①按图接线。 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，然后用天平称出细沙的质量m1。 ③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ，然后读出 ，并用天平称出此时细沙的质量m2。 ④用米尺测量D的底边长度L。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B= 。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答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。 13．（10分）在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个中空的半径为R的半圆铝制（D型）扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心A处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B。每次在电场中。加速的时间很短，可以忽略。正离子从离子源出发时的初速度为零，重力不计。 （1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率f； （2）求正离子能获得的最大动能； （3）求正离子从静止开始加速到出口处所需的时间t。 14．（14分）磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知），但满足。某质量为m、电荷量为的带电粒子通过速度选择器后，在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。速度选择器两极板间电压U、间距d、内部磁感应强度大小已知，不考虑该粒子的重力。 (1)求该粒子通过速度选择器的速率； (2)求以及y轴上可能检测到该粒子的范围； (3)定义磁屏蔽效率，若在Q处检测到该粒子，则是多少？ 15.（16分）如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面（xy平面）向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在（d，0）点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求： （1）电场强度大小和磁感应强度大小的比值； （2）该粒子在电场和磁场中运动的总时间。 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