21(二十一)质谱仪﹑回旋加速器、带电粒子在组合场和复合场中的运动-【衡水金卷·先享题】2023高三一轮复习周测卷（40分钟）物理（新高考 福建版）教师用书

高三一轮复习40分钟周测卷/物理 教学札记： (二十一)质谱仪、回旋加速器、 带电粒子在组合场和复合场中的运动 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18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.如图所示为质谱仪的工作原理图，在容器中存在若干带电荷量相同而质量不同的带电粒子，它们可从容 器的下方经过窄缝S:和S,之间的匀强电场加速后射入速度选择器，速度选择器中的匀强电场E和匀强 磁场B都垂直于离子的速度方向，且匀强电场与匀强磁场也互相垂直，沿直线通过速度选择器的粒子接 着从入口S。进入匀强磁场B,中，运动半圆周后到达照相底片上的A点。若测出A点到入口S。的距离 为x,粒子重力不计，则下列反映x与m之间函数关系的图像为 解析：粒子进入速度选择器后受力平衡有Eg=Bg,解得0二，在进入磁场B,后，由洛伦兹力提供向 心力有品w四反能得R=。号联立解得一对x与m成正比A项正角。 答案：A 2.如图所示，两导体板水平放置，带电粒子以某一初速度沿平行于两板的方向从两板的正中间射入，穿过 两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，已知粒子的比荷为k,匀强磁场的磁感应强度大小 为B、方向垂直纸面向里，已知粒子重力不计，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离为 B + A.2智 B品 c器 D都 福建专版 ·164 衡水金卷·先享题·物理 解析：带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子射出两板时的速度方向与水平方向的夹角为日，则有 教学札记： =cos0,设粒子在磁场中做匀速圆周运动时的轨迹半径为R,由几何关系可知M、V两点处的半径与直线 d 2 BC项正确。 MN间的夹角等于B,则有Rcos,解得d,由半径公式R,联立解得d物 答案：C 3.如图所示，在一竖直xOy平面内，第二象限存在方向水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场 B,第一象限存在竖直方向的匀强电场E2。一带电荷量为q(电性未知)、质量为m的微粒从x轴上的A 点以与水平方向成0=37°角的初速度沿直线经P点运动到C点，已知重力加速度为g,sin37°=0.6， cos37r-0.8,则会等于 ●C xp E2 A 0 A.1 4 C.3 解析：微粒从A点运动到P点的过程中受重力、电场力和洛伦兹力的作用做直线运动，故微粒做匀速直 线运动，由左手定则及电场力的性质可知微粒一定带正电，有qE=ngtan37°，微粒从P点运动到C点的过 程在电场力和重力的作用下做直线运动，有川g=9E。,联立解得-，B项正确 答案：B 二、多项选择题（本题共3小题，每小题8分，共24分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得8分，选 对但不全的得4分，有选错的得0分) 4.如图所示，矩形区域MNPQ存在匀强磁场，现有带电量相同的α、b两种粒子，它们经过同一个加速电场 从静止状态加速后，垂直左边界MN从同一位置垂直磁场方向进人矩形区域MNPQ中。已知a粒子垂 直NP射出磁场，出射点为C,b粒子射出时的方向与边界NP成0角，出射点为D,CD=NC,粒子在磁 场中仅受到洛伦兹力的作用，a粒子的质量为ma,则b粒子的质量可表示为 4。。。。。。0 ··8· ----- 衡水金卷·先享题·物理 ·165· 福建专版 A.1+) sin'0m。 B.1十n)m sin20 教学札记： C.2)'m. D.(n+2n+2)m 4 4 解析：根据动能定理有4U=m,由洛伦菩力提供向心力有mB-m心，解得=V②四，由几何关系 gB 省=NC,sin0=ND,代入r的表达式有m.sin0=+n)Vm,解得m=三〈tm,A项正确，B项 错误；根据几何关系有(-)尸+（十r.)=后，解得m,-W+2m十2）m,D项正确，C项错误。 4 答案：AD 5.一质量为、带电荷量大小为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运 动，已知磁场方向垂直于它的运动平面，且作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍，不计负电荷的 重力，则负电荷做圆周运动的角速度大小可能是 A.4gB B.3qB m m C.2g6 D.9B m 解析：由题可知磁场方向有两种可能，且这两种方向相反，由左手定则可知负电荷所受洛伦兹力的方向 也是相反的，当负电荷所受的洛伦兹力方向与电场力方向相同时，根据牛顿第二定律得4Bg0=m ,解得u 一4BR,必种情况下负电荷运动的角速度w=日-：当负电荷所受的洛伦黄力方向与电场力方向相反时 m 有2=m只，解得=2以，比矜特况下负电行运动的角接度。京-A.C项正确。 m 答案：AC 6.自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车运动的速率，如图甲所示，一块磁铁安装在自行车的 前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器