测试11（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第十一章磁场质量监测试卷本试卷分第Ι卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。满分：100分；考试时间：75分钟注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名．班级．座号．准考证号填写在答题卡上。2．答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁．完整。3．考试结束后，将答题卡交回（试题卷自己保存，以备评讲）。第I卷（选择题，共43分）单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求）1．安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（）A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况C．磁体在常温环境与高温环境下磁性强弱相同D．磁体在高温环境下磁性会加强【答案】B【详解】A．根据“分子电流”的假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，故A错误；B．根据“分子电流”的假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，故B正确；CD．根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，故CD错误。故选B。2．如图所示，两根长直导线a、b垂直放置，彼此绝缘，分别通有大小相同电流。固定的刚性正方形线圈MNPQ通有电流I，MN到a的距离与MQ到b的距离相等，线圈与导线位于同一平面内。已知通电长直导线在其周围某点所产生的磁感应强度大小，与该点到长直导线的距离成反比；线圈所受安培力的大小为F。若移走导线a，则此时线圈所受的安培力大小为（）A．，方向向左 B．，方向向右 C．，方向向左 D．，方向向右【答案】A【详解】根据左手定则和右手螺旋定则，结合磁感应强度的叠加可得，线圈左右两侧受到的安培力合力方向水平向左，上下受到的安培力合力方向竖直向上，大小都为，合力大小为故撤去导线a，则此时线圈所受的安培力为水平向左，大小为故选A。3．为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是（

）A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电C．粒子从b到a，带负电D．粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功【答案】B【详解】ABC．带电粒子在电场中做圆周运动，有解得依题意，粒子的动能逐渐减小，即粒子的速度越来越慢，根据上述式子可知，粒子的半径越来越小，由图可知粒子应该是从b运动到a，由粒子的轨迹可以判断洛伦兹力的方向，根据左手定则可知，粒子应该带正电。故AC错误；B正确；D．粒子运动过程中洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功。故D错误。故选B。4．如图所示，处放置三根长为，电流大小均为的直线电流，在空间构成直角三角形，，其中处电流的方向均垂直于纸面向外，处电流的方向垂直于纸面向里。处电流在处产生的磁感应强度的大小为，已知电流产生磁场的磁感应强度与距离成反比。处导线位于水平面上且处于静止状态，则处导线受到的静摩擦力大小为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】设长度为，则长度为，BC长度为，B处电流在处产生的磁感应强度的大小为，则处电流在处产生的磁感应强度的大小为，B对的安培力D对的安培力两安培力在水平方向分力的合力为C处导线处于静止状态，则在水平面上所受安培力与摩擦力大小相等，即摩擦力大小为故选C。5．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图，不计粒子的重力，则下列说法正确的是（）A．a粒子带正电，b粒子带负电 B．b粒子动能较大C．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 D．b粒子在磁场中运动时间较长【答案】B【详解】A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电；a向下偏转，应当带负电，故A错误。B．根据半径较大的b粒子速度大，动能也大。故B正确。C．b粒子速度较大，根据f=qvB电量相同，速度较大的洛伦兹力较大，故C错误。D．根据两粒子的周期相同，a的圆心角较大，则a的运动时间较长，故D错误。故选B。6．如图甲所示，一带电物块无初速度地放上与水平面成角的传送带底端，传送带以恒定大小的速率沿顺时针方向传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由传送带底端E运动至顶端F的过程中，其图像如图乙所示，物块全程运动的时间为，关于带电物块及该运动过程的说法中正确的是（）A．该物块带负电B．传送带的传动速度大小一定为C．物块与传送带间的动摩擦因数可能等于D．在内，物块与传送带可能有相对运动【答案】D【详解】A．由图乙可知，物块做加速度逐渐减小的加速运动。对物块进行受力分析可知，开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，设动摩擦因数为，沿斜面方向有物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，物块的加速度逐渐减小，一定是逐渐减小，而开始时后来洛伦兹力垂直传送带向上，由左手定则判断物块带正电，故A错误；C．物块加速运动时，有可得即故C错误；BD．对物块受力分析如图所示

加速度为零时，有解得只要传送带的速度，物块就能匀速运动，物块可能相对于传送带静止，也可能相对于传送带滑动，所以在内，物块与传送带可能有相对运动，故B错误，D正确。故选D。7．如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，不计粒子重力，则（

）A．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最长B．只把磁场的磁感应强度变为原来的三分之一，粒子将从d点射出C．只把粒子的速度增大为原来的三倍，粒子将从f点射出D．只把粒子的速度增大为原来的三倍，粒子出射时的速度偏转角大于【答案】D【详解】A．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f三点射出时，轨迹如图轨迹的圆心角是从f点射出时最小，根据公式可知粒子从f点射出时运动时间最短。故A错误；B．由几何关系可知，粒子从e点射出的半径与从d点射出的半径关系为根据解得可知只把磁场的磁感应强度变为原来的二分之一，粒子将从d点射出。故B错误；CD．设正方形的边长为2a，则粒子从e点射出时，轨迹半径为如果粒子的速度变为原来的3倍，由半径公式可知，半径将变为原来的3倍，即轨迹如图所示由几何关系得由于所以粒子从fd之间射出磁场。由图可知，粒子出射时的速度偏转角大于。故C错误；D正确。故选D。二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15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）8．甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（）A．图甲中增大两盒间电势差可增大出射粒子的最大动能B．图乙中可以判断出通过R的电流方向为从b到aC．图丙中粒子沿直线PQ运动的条件是D．图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最大【答案】BC【详解】A．当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有可得粒子最大速度为粒子最大动能为可知粒子获得的最大动能与加速电压无关，故A错误；B．根据左手定则可以判断正离子会向B极板偏转，负离子会向A极板偏转，B极板带正电，A极板带负电，则通过R的电流方向为从b到a，故B正确；C．图丙中粒子沿直线PQ运动的条件是可得故C正确；D．粒子经过加速电场，根据动能定理可得粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得联立可得可知图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最小，故D错误。故选BC。9．如图所示，场强为E的匀强电场方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场垂直电场向外，带电量为q的小球（视为质点）获得某一垂直磁场水平向右的初速度，正好做匀速圆周运动，重力加速度为g，下列说法正确的是（

）A．小球必须带正电B．小球做匀速圆周运动的周期为C．小球的质量为D．若仅把电场的方向改成竖直向上，小球正好做匀速直线运动，则其速度为【答案】BC【详解】A．小球受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，小球做圆周运动，则电场力与重力平衡，可知，电场力竖直向上，电场力方向与电场强度方向相反，则小球带负电，故A错误；C．根据上述有解得故C正确；B．小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有结合上述解得故B正确；D．若把电场的方向改成竖直向上，小球正好做匀速直线运动，根据平衡条件有故D错误。故选BC。10．如图所示的虚线为边长为L的正三角形，在正三角形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），d、e为ab、bc边的中点。一重力不计的带正电粒子（粒子的比荷为k），由d点垂直ab以初速度v0进入磁场，从e点射出磁场，则（）A．磁场的方向垂直纸面向外 B．磁感应强度大小C．粒子在磁场中运动的时间 D．粒子在磁场中运动的时间【答案】BC【详解】A．粒子带正电，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故A错误；B．过d点做速度的垂线，然后做de的垂线，两线交于b点，则b点为粒子圆周运动的圆心，粒子圆周运动半径为洛伦兹力提供向心力，则有解得故B正确；CD．由几何知识可得，粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为则粒子在磁场中运动的时间为故C正确，D错误。故选BC。第Ⅱ卷（非选择题，共57分）三、实验题（本大题共2小题，共16分）11．（6分）某同学为了探究磁感应强度的大小和方向，设计了如图所示的实验：将一长为10cm，质量为0.01kg的金属棒ab用两个完全相同的绝缘弹簧水平地悬挂在垂直于纸面的匀强磁场中（磁场未画出），弹簧上端固定，将金属棒用导线通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω，不考虑导线的质量，实验的主要步骤如下：(1)闭合开关前，金属棒静止时，用刻度尺测得两弹簧的伸长量均为0.50cm，重力加速度取g=10m/s2，则其中一根弹簧的劲度系数为N/m；(2)闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量均增加了0.30cm，则该磁场的方向为，磁感应强度的大小为T。【答案】(1)10(2)垂直纸面向里0.1【详解】（1）闭合开关前，金属棒静止时，根据受力平衡可得解得弹簧的劲度系数为（2）[1][2]闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量均增加了0.30cm，可知金属棒受到的安培力向下，根据左手定则可知，该磁场的方向为垂直纸面向里；根据受力平衡可得其中解得磁感应强度的大小为12．（10分）“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子e的霍尔元件接入电路如图，电流为I，方向向左，长方体霍尔元件长宽高分别为、、，处于竖直向上的恒定匀强磁场中。（1）前后极板M、N，电势较高的是。（选填“M板”或“N板”）（2）某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的值，如下表1.32.23.03.74.410.217.323.629.134.6请根据表格中的数据，在坐标图中画出图像。已知该霍尔元件单位体积中自由载流子个数为，一个载流子的电量为。则根据图像，可算出磁场B=T。（保留两位有效数字）（3）若保持流过该元件的电流不变，将该元件前后极板M、N间的电压进行线性放大显示，用它做成的磁传感器的示数跟被测磁感应强度（选填“有”、“无”）线性关系。【答案】M板0.031（0.032）有【详解】（1）[1]因电子的运动方向与电流方向相反，依据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向偏向N极，则M极的电势偏高；（2）[2][3]依据表格数据，作出UH-I图象，如图所示根据则有UH=Bbv而I=nebcv可得依据UH-I图像可知，其斜率为k≈7.8；因此磁场B=7.8×6.25×1019×1.6×10－19×0.40×10－3T≈0.031T（3）[4]若保持流过该元件的电流不变，根据则与B成正比，满足线性关系，可知用它做成的磁传感器的示数跟被测磁感应强度有线性关系。四、解答题（本大题共3小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13．(10分)如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，两平行金属导轨间距，M和P之间接入电动势为、的电源，现垂直于导轨搁一根质量、电阻的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度为，方向与水平面夹角为，且指向右斜上方，金属棒刚好能静止。（g取10m/s2，，），求：（1）导体棒静止时ab中电流及导体棒ab所受安培力大小；（2）摩擦力大小为多少；（3）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少。【答案】（1）5A；；（2）；（3）【详解】（1）根据欧姆定律，电路中的电流为则导体棒受到的安培力大小为（2）根据左手定则可知，棒ab所受的安培力方向垂直与棒斜向作上方，其受力截面图为根据平衡条件（3）要使ab棒受的支持力为零，其静摩擦力必然为零，根据（2）问中受力图可知：满足上述条件的最小安培力应与ab棒的重力大小相等、方向相反，所以有解得最小磁感应强度14.（14分）如图，速度选择器上下板间电压大小为U、距离为d，板间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为m、电荷量为q的正粒子水平穿过速度选择器并从右侧小孔沿着圆心O的方向射入环形匀强磁场。已知环形匀强磁场内径为d，外径为，忽略粒子重力。（1）求粒子射入环形磁场的速率v；（2）若粒子恰好不能进入小圆区域，求环形磁场磁感应强度B的大小；（3）在第（2）问的条件下，求粒子通过环形磁场所用的时间。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）粒子在速度选择器内做匀速直线运动解得（2）因为粒子恰好不能进入小圆区域，粒子的运动轨迹与小圆相切，设轨迹半径为由几何关系可得解得由洛伦兹力提供向心力有解得（3）匀速圆周运动的周期为由几何关系可知轨迹圆弧的圆心角为，