课时跟踪检测(41) “带电粒子在组合场中运动”的专题研究（Word练习）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

1/8 多学科网书城四 品牌书店，知名教辅+正版资源 ■.ZXXK.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 课时跟踪检测（四十一） “带电粒子在组合场中运动”的专题研究 A卷—全员必做 1.(2023郑州质检)如图所示，质谱仪的工作原理如下：一个质量为m、电荷量为q的离 子，从容器A下方的小孔S飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为 0,然后经过S沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度大小为B的匀强 磁场中，最后打到照相底片D上。不计离子重力。则() A.离子进入磁场时的速率为0=2mUq) B.离子在磁场中运动的轨道半径为r=1B2qUm) C.离子在磁场中运动的轨道半径为r=1B2mUq) D.若a、b是两种同位素的原子核，从底片上获知a、b在磁场中运动轨迹的直径之比 是1.08：1，则a、b的质量之比为1.08：1 解析：选C离子在电场中加速有gU=12m2,解得0=2qUm):离子在磁场中偏转有 qB=mv2r,解得r=1B2mUq),同位素的电荷量一样，其质量之比为mlm2=r12r22=1.082, 故选项C正确，A、B、D错误。 2.(多选)用回旋加速器对粒子进行加速，可以获得高能带电粒子， 两个D形盒与电压有效值为的高频交流电源的两极相连，交流电 源频率可调，在两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通 粒子 出口处 过狭缝时都能得到加速，两D形盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，磁 感应强度为B,如图所示。粒子由速度为零开始加速，不计粒子在两 盒间狭缝中运动的时间。关于回旋加速器，下列说法正确的是) A,两D形盒间狭缝中交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比 B.不同的带电粒子在同一回旋加速器中运动的总时间相同 C.带电粒子在磁场中运动时，受到的洛伦兹力不做功，因此带电粒子从D形盒射出时 的动能与磁场的强弱无关 D.尽管两D形盒间狭缝中电场对粒子起加速作用，但是带电粒子从D形盒射出时的动 能与加速电压的大小无关 解析：选ABD带电粒子在磁场中运动的频率与交变电场的频率相等，大小为∫= qB2Ⅱm,因此两D形盒间狭缝中交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比，故A正确：带 电粒子在回旋加速器中被加速的过程，有nqU=12m2,而v=qBrm,带电粒子在回旋加速 器中运动的时间为t=n2×2πmqB,整理得t=πBr22U,与带电粒子的质量和电荷量无关， 因此不同的带电粒子在同一个回旋加速器中运动的总时间相同，故B正确：带电粒子从D形 盒射出时的动能Ek=12mw2=q2B2r22m,可知带电粒子从D形盒射出时的动能与磁感应强度 ◆独家授权侵权必究· 2/8 多学科网书城▣ 品牌书店，知名教辅·正版资源 b2XXk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 B有关，与加速电压的大小无关，故C错误，D正确。 3.如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量带电粒子的比荷，粒子从静 止开始经过电压为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和 匀强磁场，磁感应强度大小为B,磁场方向如图，匀强电场的场强为E,带电粒子能够沿直 线穿过速度选择器，从G点既垂直直线N又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。偏转磁场是 一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子经偏转磁场后，最终到达 照相底片上与G距离为d的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为B,带电粒子的重力可忽 略不计。以下说法正确的是() +c 加速电场 B ab H ·G 速度选择器 A.该装置可用于测定电子的比荷 B.速度选择器的a板接电源的负极 C,所测粒子的比荷qm=2EdB1B2 D.所测粒子的比荷qm=EdB1B2 解析：选C电子带负电，加速电场上板带正电，下板带负电，无法起到加速电子的作 用，所以电子无法进入偏转磁场，则无法测定电子的比荷，故A错误：由题知带正电粒子能 在加速电场中加速，则它在速度选择器中做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力等大反向，根 据左手定则，可知洛伦兹力水平向左，则电场力水平向右，故板接电源的正极，故B错误： 带电粒子在速度远择器中受力平衡qE=qB1,在偏转磁场中做匀速圆周运动的半径为r=d2, 洛伦兹力提供向心力qB2=mv2r,联立上式得qm=2EdB1B2,故C正确，D错误。 4.(多选)研究表明，蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点来 M 定位的，蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系呈“8”字形运动来告诉 同伴蜜源的方位。某兴趣小组用带电粒子在如图所示的电场和磁场 中模拟蜜蜂的“8”字形运动，即在y>0的空间中和y<0的空间内同 ×× 时存在着大小相等，方向相反的匀强电场，上、下电场以x轴为分界线，在y轴左侧和图中 竖直虚线MN右侧均无电场，但有方向垂直纸面向里和向外的匀强磁场，MN与y轴的距离 为2d。一重力不计的带