电磁学 专项测试卷二 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

单元测试–电磁学 (考试时间：75分钟 满分：100分) 注意事项： 1. 答卷前，务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。 2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，务必擦净后再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中正确的是（　 　） A． B． C． D． 2．关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（　　） A．带电粒子沿着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功 B．带电粒子逆着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做负功 C．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子不做功 D．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做功的情况与电荷的正负有关 3．分别将一个粒子和一个粒子以相等大小的动量垂直射入同一匀强磁场中，它们的偏转半径依次为和，其匀速圆周运动的周期依次为和。则以下选项中正确的是（    ） A． B． C． D． 4．两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压U1和U2的高频电源上，且U1＞U2，两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动，粒子在电场中的加速时间忽略不计；设两个粒子在加速器中运动的时间分别为t1和t2，获得的最大动能分别为Ek1和Ek2，则 A．t1＜t2，Ek1＞Ek2 B．t1=t2，Ek1＜Ek2 C．t1＜t2，Ek1=Ek2 D．t1＞t2，Ek1=Ek2 5．如图所示，绝缘水平桌面上放置一长直导线a，导线a的正上方某处放置另一长直导线b，两导线中均通以垂直纸面向里的恒定电流。现将导线b向右平移一小段距离，若导线a始终保持静止，则（　　） A．导线b受到的安培力方向始终竖直向下 B．导线a对桌面的压力减小 C．导线b受到的安培力减小 D．导线a受到桌面水平向右的摩擦力 6．如图所示，用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向右垂直磁感线方向射入磁场。图丙是励磁线圈示意图。下列关于实验现象和分析正确的是（　　） A．要使电子形成如图乙的运动径迹，图乙中励磁线圈应通以（沿垂直纸面向里方向观察）顺时针方向的电流 B．仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变大 C．仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变大 D．仅升高电子枪加速电场的电压，电子做圆周运动的周期将变大 7．如图，由两个线段和一个半圆组成的边界CDEFG，CDFG与圆心在同一直线上，边界及边界上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。E为圆弧边界最低点，C处有一个粒子源，能在纸面内发射各种速率的带负电粒子，且粒子速度方向与边界CD的夹角均为30°，圆弧半径及CD距离均为R，粒子比荷的绝对值均为k。不计粒子重力及粒子间相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．粒子在磁场中做逆时针圆周运动 B．粒子能从圆弧边界射出的最大速度为 C．粒子在磁场中运动的最短时间为 D．粒子在磁场中运动的最长时间为 8．我国自主研发的“230Mev超导质子回旋加速器”在中国原子能科学研究院完成测试。回旋加速器的原理如图所示，和是两个半径为R的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，电压为U、周期为T的交变电压加在狭缝处。位于圆心处的质子源能不断产生质子（初速度可以忽略），质子在两盒之间被电场加速，忽略质子在电场中运动的时间，不计质子的重力，不考虑加速过程中的相对论效应。则（    ） A．交变电压的周期是质子做圆周运动周期的2倍 B．质子离开回旋加速器的最大动能随电压U增大而增大 C．质子在回旋加速器中加速的次数随电压U增大而减少 D．质子在回旋加速器中运动的时间随电压U增大而增大 二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．一根长为2m的电流为0.5A的通电导线，放在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（　　） A．1N B．0.5N C．0.8N D．1.5N 10．某环保局为监测某化工厂的污水排放量，技术员在排污管道上安装流量计，流量为单位时间内流过管道横截面的液体的体积，如图为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动，污水流过管道时受到的阻力大小，k是比例系数，L为管道长度，v为污水的流速，测得M、N间电势差为U。下列说法正确的是（　　） A．金属板M的电势低于金属板N的电势 B．电压U与污水中离子浓度有关 C．污水的流量 D．左、右两侧管口的压强差 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（6分）在利用单摆测量重力加速度时，某学习小组为了解环境对测量结果带来的影响，设计了如下实验，实验装置如1图所示。 (1)物理量的测量： ①测摆长：用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为l（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为d。由图2可知，摆球的直径________mm； ②测周期：让摆球带上正电并处于匀强磁场中，拉开一个小角度后静止释放。摆球摆动到最低点开始计时且计数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t，则周期________。 (2)已知：磁感应强度为B，磁场方向平行水平桌面，且与摆球速度方向垂直，带电摆球电荷量为q，摆球到达最低点时的速度为v，则相邻两次经过最低点时，摆绳的拉力差大小________。 (3)若该小组其他操作都正确，并由此计算当地的重力加速度，________（用物理量l、d、T表示）；相比没有磁场的情况，该实验的测量结果________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 12．（10分）近年来，我国打响了碧水保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图1所示的流量计，用此装置测量污水（有大量的正、负离子）的电阻，进而用来测污水的电阻。测量管由绝缘材料制成，其直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下（未画出），在前后两个内侧面A、C上固定有竖直正对的金属板作为电极（未画出，电阻不计），金属板电极与开关S、电阻箱R和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度v自左向右通过。 （1）利用图2中的电路测量灵敏电流计G的内阻，实验过程包含以下步骤： a、分别将和的阻值调至最大； b、合上开关； c、调节，使G的指针偏转到满刻度，记下此时的示数； d、合上开关； e、反复调节和的阻值，使的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的一半，此时的读数为。则灵敏电流计内阻为___________。 （2）用游标卡尺测量测量管的直径D，如图3所示，则___________cm。 （3）图1中与A极相连的是灵敏电流计的___________接线柱（填“正”或“负”）。 （4）闭合图1中的开关S，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应灵敏电流计G的读数I，绘制图像，如图4所示，则污水接入电路的电阻为___________。（用题中的字母a、b、c、v、D、表示） 13．（10分）如图所示，宽为L的光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为I时，金属杆恰好能静止。求： (1)若金属杆受水平向右的安培力，磁感应强度的大小和方向； (2)若磁感应强度的方向斜向上与斜面也成角，金属杆仍能静止。金属杆受的安培力大小和方向。 14．（14分）如图所示，质量为1kg的小球，带有0.5C的负电荷，套在一根与水平方向成37°角的足够长的绝缘杆上，小球与杆之间的动摩擦因数为μ=0.5，杆所在空间有磁感应强度B=0.4T的匀强磁场，小球由静止开始下滑。（）求： （1）小球刚开始下滑的加速度大小； （2）小球下滑的最大速度。 15．（18分）如图所示，平面直角坐标系xOy内有半径均为R的圆形匀强磁场区域I、Ⅱ，I和Ⅱ的圆心分别在原点O和（4R，0），磁感应强度大小均为B，I、Ⅱ内磁场方向分别垂直于坐标系平面向里、向外。t=0时刻，（0，-R）处的粒子源S在坐标系平面内向I内各个方向同时发射质量为m、电荷量为-q的带电粒子，所有粒子的速率，其中粒子a的入射方向与y轴正方向成30°角，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用，求： （1）a从I射出的位置坐标； （2）a从Ⅱ射出的时刻ta； （3）所有粒子中，最早从Ⅱ射出的时刻tmin。 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 【详解】根据左手定则有：A中安培力方向向下，B中不受安培力作用，C中安培力方向向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故ABD错误，C正确，选C. 【点睛】判断通电导线的安培力方向，既要会用左手定则，又要符合安培力方向的特点：安培力方向既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直． 2．C 【详解】不管带电粒子沿什么方向进入磁场，如果粒子受到洛伦兹力，洛伦兹力总是跟速度垂直，不做功。 故选C。 3．B 【详解】粒子和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得 运动周期 联立可得 粒子和粒子轨道半径和周期分别满足 ， ， 据题意可知 解得 故选B。 4．C 【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和D形盒的半径有关，所以Ek1=Ek2；设粒子在加速器中绕行的圈数为n，则Ek=nqU，由以上关系可知n与加速电压U成反比，由于U1＞U2，则n1＜n2，而t=nT，T不变，所以t1＜t2，故C正确，ABD错误． 5．C 【详解】A．a与b的电流的方向相反，根据电流与电流之间的相互作用力的特点可知，a与b之间的力为吸引力；当b水平向右平移时，导线a产生的磁场方向在b点为向右下方，根据左手定则可知，导向b受到的安培力方向不在竖直方向上，故A错误； BD．将a、b导线视为一整体可知，a导线对桌面的压力不变，且a受b的吸引力斜向右上方，所以a受到的摩擦力向左，故导线a对桌面的摩擦力向右，故BD错误； C．由于ab间的距离增大，故a在b处产生的磁场强度大小减小，根据安培力F=BIL可知，受到的安培力逐渐减小，故C正确。 故选C。 6．C 【详解】A．根据电子进入磁场的方向，利用左手定则判断出电子受到的洛伦兹力正好指向圆心，所以磁场垂直纸面向外，根据右手螺旋定则可得励磁线圈通以逆时针方向的电流，故A错误； B．若仅增大励磁线圈中的电流，则磁感应强度增大，根据公式 可得运动半径减小，故B错误； C．根据公式 可得当仅升高电子枪加速电场的电压时，电子的速度增大，所以运动半径增大，故C正确； D．根据公式 可得电子做匀速圆周运动的周期和速度大小无关，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．粒子带负电，根据左手定则，粒子在磁场中做顺时针圆周运动，故A错误； B．当粒子从射出时，根据几何关系可知，粒子做圆周运动的半径 此时粒子能从圆弧边界射出轨道半径最大，对应速度也最大，令电荷量大小为q，根据 解得，故B错误； C．当粒子从边界CD、FG射出时粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为，此时对应时间最短，则有，故C错误； D．假如粒子从圆弧边界出射点为，若与圆弧相切，此时圆弧对应圆心角达到最大，该粒子在磁场中运动的时间最长，如图所示 根据几何关系可知，此时粒子恰好经过点，对应圆心角为，则有，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．为保证每次经过狭缝时，质子都被加速，所需交变电压的周期应等于质子做圆周运动周期，A错误； B．当质子运动的轨道半径等于半圆形金属盒的半径时，质子将离开回旋加速器，根据 可得离开回旋加速器时的动能 因此质子离开回旋加速器的最大动能与加速电压U大小无关，B错误； C．根据动能定理 可知质子在回旋加速器中加速的次数随电压U增大而减少，C正确； D．质子每旋转一周，加速2次，因此加速电压U越大，加速的次数越少，质子旋转的圈数越少，运动的时间越少，D错误。 故选C。 9．BC 【详解】导线受到的最大安培力为 F=BIL=0.8N 则导线受到的安培力大小可能是0.5N或者0.8N。 故选BC。 10．CD 【详解】A．根据左手定则，正离子向上表面偏转，负离子向下表面偏转，所以金属板M的电势高于金属板N的电势，故A错误； B．达到稳定时，有 所以 则电压U与污水中离子浓度无关，故B错误； C．污水的流量为 故C正确； D．根据平衡条件有 即 所以 故D正确。 故选CD。 11．(1) 5.980/5.981/5.979 (2)2qvB (3) 不变 【详解】（1）①[1]从图2可知，摆球的直径为 ②[2]实验中，单摆的周期为 （2）根据向心力表达式，且洛伦兹力不做功，得， 联立解得 （3）[1]由单摆周期公式，解得 [2]由于洛伦兹力始终沿绳方向，不改变周期，故重力加速度g与无磁场时相同，故不变。 12． 3.035 正 【详解】（1）[1]实验中应保持合上与断开两种情况下的示数为G的满偏电流，当合上时，G的示数为 此时流过的电流也为，得 （2）[2]由游标卡尺读数原理可得，直径 。 （3）[3]由左手定则可得正离子往A极方向运动、负离子往C极方向运动，所以与A极相连的是灵敏电流计的正接线柱。 （4）[4]由 得电源电动势为 由欧姆定律可得 其中r为污水的电阻，所以 由图像可得斜率 纵截距 所以 故 13．(1)，方向竖直向上 (2)，方向与斜面夹角斜向上 【详解】（1）由题意知金属杆在重力、安培力、斜面支持力三力作用下处于平衡状态，有 又有 联立解得 方向竖直向上。 （2）由题意知安培力方向与支持力方向反向延长线夹角为。 由平行四边形定则可知 方向与斜面夹角斜向上。 14．（1）；（2） 【详解】（1）小球刚开始下滑，洛伦兹力为0，根据牛顿第二定律 解得小球刚开始下滑的加速度大小为 （2）以小球为研究对象，通过分析受力可知，小球受重力，垂直杆的支持力和洛伦兹力，摩擦力，根据左手定则，小球受到的洛伦兹力垂直绝缘杆向下，当时，即小球的速度最大，即 垂直绝缘杆方向有 解得 15．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设粒子在磁场I做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有 解得 如图所示，设a从T点从磁场I射出，根据几何关系可知四边形OSO1T为菱形，则T点横、纵坐标分别为 （2）a在磁场I中转过的圆心角为120°，所以运动时间为 根据几何关系可知a从磁场I射出时速度方向平行于x轴，设a从M进入磁场Ⅱ，根据几何关系可知 a从T运动至M的时间为 根据几何关系可知a在磁场Ⅱ中转过的圆心角为60°，则运动时间为 a从Ⅱ射出的时刻为 （3）所有粒子在磁场中运动的半径都为R，将速度方向与y轴的夹角30°推广到任意角θ，易知O、S、轨迹圆心和射出点构成的四边形仍为菱形，由此可推知所有粒子从磁场I中射出时的速度方向都平行于x轴，根据几何关系可知粒子在磁场Ⅱ中转过的圆心角一定与在磁场I中转过的圆心角互补，所以粒子在两个磁场中运动的总时间一定，为，所以最早从Ⅱ射出的粒子在两磁场之间运动的距离最短，综上所述可得 学科网（北京）股份有限公司 $