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 湖南版）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、选择题（本题共5小题，每小题6分，共30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与之间函数关系的图像为 解析：粒子进入滤度造解器后受力平衡有E=B,解得)后在进入城场B后，由洛伦装力提供向 心力有B=m发解得R=器音·联立解得一部 2mE ,则x与m成正比，A项正确。 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 B元 c带 D.2kB 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0则有曾 衡水金卷·先享题·物理 ·165· 湖南专版 =c0s0,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、N两点处的半径与直线 教学札记： d MN间的来角等于0，则有Rcos0.解得d,由半径公式R0,联立解得d子C项正确 kB 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,si37°=0.6， cos37°=0.8，则5等于 E, - -●C A 0 A.1 B号 c n名 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饭直线运动有《，联立解待2-寻B项正确。 答案：B 4,如图甲所示为回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀 强磁场中，并分别与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率ⅴ随时间t变化的关系图像如图乙 所示，已知t,时刻粒子恰好射出回旋加速器，不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间，下 列说法正确的是 A.t3-t2=t2一t1=t B.y1v2=1:2:3 出口处 C.粒子在电场中加速的次数为 O 11 12 13 tn-1 In D.同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差保持不变 分 解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，由qB=m解得r-m, ,粒子运动的周期T-2-2”,故周 gB 期与粒子的速度无关，粒子每运动半周被加速一次，可知t一t2=t2一t1=t1,A项正确；粒子被加速一次，动 湖南专版 ·166. 衡水金卷·先享题·物理 能指加心，放加速n次后的动能为2m暖=U,解得=√2，放速度之比utm,=1v2V万.B项每 教学札记： 误：由以上分析可知m暖=9U,20暖=qU,联立解得月一票，C项错误：由r一常且一≠路一，改 r3一r2≠r2一r1,即同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差会发生变化，D项错误。 答案：A 5.如图所示，空间存在方向垂直于xOy平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，沿x轴放置一个垂直于 xOy平面的较大的荧光屏，P点位于荧光屏上，在y轴上的A点放置一放射源，可以不断地沿平面内的不 同方向以大小不等的速度射出质量为m、电荷量为十q的同种粒子，这些粒子打到荧光屏上能在屏上形成 一条亮线，已知P点处在亮线上，OA=OP=1,粒子重力及粒子间的相互作用力不计，对于所有能打到P 点的粒子，下列说法错误的是 A.这些粒子速度的最小值为③gBl 217m 及这些粒子在酸场中运动的最长时间为器 C.这些粒子在磁场中运动轨迹的圆心的连线是一条直线 D.这些粒子做圆周运动的周期相同 2 解析：设粒子的速度大小为时，其在磁场中的运动的半径为R,由牛顿运动定律有qB=m尺，画出粒 子在磁场中的运动轨迹如图所示， y个 B● 若粒子以最小的速度到达P点时，其轨迹一定是以AP为直径的圆，如