单元检测(十三) 带电粒子在组合场、复合场中的运动-【衡水真题密卷】2025年高考物理单元过关检测（重庆甘肃贵州云南四川专版）

2024一2025学年度单元过关检测（十三） 物理·带电粒子在组合场、复合场中的运动 (考试时可75分钟，惑分100分》 一、单项选择题：本题共7小恩，每小整4分，共28分。在每小是给出的四个装项中，只有 一项是符合题日要求的。 题号 2 5 容案 1,闲示的装置中，电场强皮E和碱感应强度B垂直，这种装置叫速度选择器。若一电子恰 能沿虑线从左向右运动。下列和电子速率相闯的粒千浴虚线射人，不俗沿虚线运动 的是 A从左向右运动的质子 我从右向左运幼的质子 C从左向右运动的巾子 D.从右向左运动的申子 2.北京高能物理酐究新的正，负粒子对撞机是中国第一台高能如速器，其结构如图所示 正，负较子由静止开始经过电压为了的直线加速得如速后，沿园环如线/向同时注人对 撞机的高直空环状空眩内，空腔内存在着与环平面垂直的匀强磁场，猎感应强皮大小 为B,正，负数千在环款空？内只受洛伦悲力作用而沿相反方向徽半径相等的匀速圆同 运动，然后在威撞区内迎面相藏，不考處相对论效成，下列说法正确的是 人正，负程子的比龚可以不相同 环不状空腔 A蓝怒应强度B一定时，比荷相同的粒子， 自线妇连摆正房手 电街量大韵腔子进人酷场时动能大 负离子 C如速电压U一定时，粒子的比背越大，磁 感度B糖大 D.对于给定的正，负粒子，粒千从静止到撞运动的时问变短，可能是由于U不变，B变 大引起的 3.磁簧体发电机的示意图如图所示，闻距为d的平行金属板A,B之间的题场可看授匀 磁场，磁应强度大小为B,板A,B和电阳尽连接：将一束等离子体以速度v沿重直于 磁场的方向喷人磁场：已知金属板A,B的正对面积为5，A,B及其板同的等离子体的等 戴电阻率为，下列说法正确的是 单元过关检测（十三）物理第1页（共8西） 衡水真 班圾 姓名 等离子 A.金篇板A为止极 五电图R两塔的电压为票 得分 d+RS C电阻R两端的电压为B, D流过电阻R的电流大小为收 4,近年来利用重离子治疗采些肿雷获得根好的煮果，越米超多的医疗机构配置朝成的设 备。重离子治疗针瘤时通过回旋加速器将藏离子加违到光速的0%一%后照射肿帽 位置录死需变细胞，国瓷甘速器示意测如图所示，D形金的率径为R,D形盒阿的交变 电压大小为U,碳离千的电荷量为，质量为m,如速后的速度为Q.影(：为光速)，不计 相对论效应，期下列说法正确的是 人质高于黄加道的水数为部 具风关加速器所加世场的货擦位强度大小为器 C文度电胚的装率为驶 报交电海 口同一个回旋加速器能加违任意比荷的正离予 5,如图所示，空间存在着匀强题畅和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(O少平面)向外， 电场的方向沿y轴正方向。一霞量为丽、电荷量为。的带电粒子在电场和磁场的作用 下，从坐标原点O由静止开始滋动（其物连如图所示），已知壁够应强度的大小为B,电 场强度大小为E,不计粒子的重力，则粒子运动过程中的最大速度为 c隈 n晋 密在 单元过关检测（十三）物理第2页（共8页} 2 爪.如图所示，在x>0的区规#在方向沿x轴正方向的匀强电场，据强大小为E,在x0 的区域存在方向垂直干Oy平面向外的匀强遗场，融感应强度大小为B,一个带负电 的粒子《重力不计)从x箱上的A点以大小为的初速度沿y轴正方向射出，粒子在电 场和磁场中运动后回到A点。则 ) E A山一2B B一B cw-磨 2E D-B 7.真空中有一匀强磁场，藏场边界为两个半径分别为a和3期的同轴圆柱面，姬场的方向 与图柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为。的电子从圆心沿常径方向进人避场。 己知电千质量为m,电背量为：，忽略重力。为使该电子的运尚被限剂在图中实线闋围 城的区城内，磁场的磁应强度最小为 ( 罡 么 de C. n细 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，装对但不全的得3分，有选错的得心分。 题号 容案 &,为了测量某化园厂的问水排放量，载术人员在该厂的排污管末端安装了如图历示的瓷 量计，该装置由馋缘材料脚成，长，宽.高分别为a,5「，左右两端开口，在年直于上下表 面方向加融感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面周定有金国板作为电极，含有 正负离子的污水充满流量计管道，并以登定的速度从左向右葡过该装置，用电压表测出 单元过关检测（十三】物理第3页（共8西） 衡水真 两个电服同的电压为U用Q表示污水流量（单位时间内持出的污水体积），下判说法正 确的是 A,污水中的离子浓度临高，电压表的示数就会总大 且应该把电压表的正极连接在后内侧面金属板上 C若污水的流速很小，期可以碱阁磁场以增大电压表的示数 若电压表示数增加到两倍，则反陕出污水的简量达到了两倍 阀表雀 出，在精密的电子仅器中章用监橘或电杨米改变带电胶子的运动轨造。如图所示，直线AE 把怎面分成上下两部分，在氯面内有矩彩A议D,AB边长为L1,C边长为L:,个 不计重力的电子（其质量为，电荷量为一）从A点以粉速度：沿DA方向射人，第一 次在整个平面内加垂直于纸而的匀强极场，电子恰好能通过C点：第二次保持AE上方 的磁场不变，面将AE下方区城险桥改为沿AE方向匀强电扬，电子份通过C点，用 A.匀强威场的方向为垂直于纸面向里 2红9 且好媒照扬的做感成裂度大小为B一，十1丙 C电子两次从A运动到C所用的时间相司 D电子两欢通过C点时速度的大小相同 10,面普收瓜理示意图如图所示。由较子源射出的不问粒子先进人落度选择器，部分粒子 道过速度选拆器的小九进人偏转随场，最后打在N之间的膜相底片上。已知速度选 异器内的电场的电据强度为E,感场藏这应强度为B。,箱转感场的酸感成强度为2出)， S,,S:,S,是三种不同的较子在照相底片上打出的点。忽略教子的重力以及粒子间的 相互作用，则下列说法正维的是 A.打在S:位置的粒子速度最大 A若射人编转磁场的粒子质量为m,电街量为日，则 教子省机连半轻为需 C若气H)核和氘(H)核都进入编转磁场，则其在 磁场中运动的时闻之比为2：1 气+中t 口若电荷量均为日的两种粒子分别打在S1,S: ◆。中+++▣卡、 55=4,则其质量之来网一m,-B△虹 E 密岳 单元过关检测（十三）物理第4页（共8页） 三，非选择题：本题共5小题，共57分。 11.《G分》如图所示，Oy平面内有区城1和Ⅱ，其中区煌1存在以原点0为同心的圆形 匀强磁场，区拔Ⅱ存在范围足够大的匀强营场和匀强电场：电新强度大小为E,方向沿 y射负方向：两区城难场的陆感应强度大小均为吾，方内均垂直于坐标中面向里。某带 电粮子以建皮题。从M点沿y轴负方向射人区域I,从N点离开区域I并立即进人区 城Ⅱ，之后沿z运动。已知B=005T,M点量标为(0,0.1)，粒子的比背呈=4× 10Ckg,不计粒子的重力。求 (1)粒子的速度% (2)电场瑞度E: (3)某时刻开始电场强度大小突然变为2E(不考虑电新变化产生的影响)，其使条件保 持不变，一段时间后，粒子经过P点，P点的织坐标y=一北，2m,求粒子经过P点 的速皮大小即， 12,10分)如图所示，平而直角坐标系O少的第一象限内有平行于y轴的匀强电场，方向 沿y轴负方向：在y0的区域存在方向垂直于平面向外的匀强磁场：在第二象限内， 疑量为四、电荷量为十g的粒子，由静止经电压为U的电场如该后从y轴上M0.L) 点沿x轴正方向射人第一象限，经强电场后从N(2L.,)点进人磁场，价好从坐标原 点O第一次射出磁场，不计粒子重力。求： 《1)粒子从N点进入登将时的速度大小： (2)较子从M点遗人电场到从O点离开磁场轻历的时间 单元过关检测（十三】物理第5页（共8页） 衡水真见 13.(10分)如图所示为质情仪的原源图。电街量为g、质量为网的带电粮子从静止开始经 过电压为的加速电场日，进人粒子速度达择器。选择特中有在相互垂直的强电场 和匀强磁场，匀强电扬的电括强度为E。梦电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G 点香垂直于N的方向射人偏转陆场。偏转慰场是一个以直线MN为边界，方向垂 直于纸面向外的匀强磁场，暨移应强度为B:,梦电粒子泾俱转磁场后，最终到达照相 底片的H点。带电粒子的重力忽略不计。求： (1)粒子从加速电场射出时速度。的大小： (?)粒子遮度选择墨中匀强藏据的题感院国度B1的大小和方向 (3)实险过程中，为了提高测量精确度，需要使GH值增大。某次实验只增大加速电压 U后，发现没有完金达到实验目的，请保通过推导给出合理的操作建议， 加浅电场 走度店港湿 世场 密程 单元过关检测（十三）物理第6页（共8页} 2 14.13分)质谱仪的原球图知图所示，某种带正电的粒子从静止开始通过加速电场加速 15.(18分)如图所示，在经直平面内，足够长的平行边界MN与PQ间存在垂直于纸 厅，垂直磁场边界射人磁场，最后打到A点，人射点0到A的距离为d,粒子的电荷量 面向里的强磁场，陆感成藏度大小为B,该区城宽虞为山。一质量为知，电荷量为4 为g、质量为m,磁场垂直于纸面向外，赋感应强度为B。保持速电压不变，观将粒子 的带正电粒子从O点沿与十y轴成0角（可在0°一0散围内任意取值）以一定的初 人射方向沿逆时针偏转&角，<0，此时粒子打在藏场边界的C处(C点未在图上新 速度射人赋畅，不计粒子的意力。 出)，不计粒子的重力。 (1)若8一3，为使较子不穿出边界PQ,求粒子初速度的取慎范围： (1)求粒子对人避场时的速度大小。和加速电场的电压U ()若在匀强赋场区城同到在在一方向竖直向下、电场强度大小为￡的匀强电扬，粒子 [2)若在℃中垂线的右侧叠如一垂直于纸面的句强磁场B,可使现子打到A点，求 B1的大小和方向。 从0放以0一0角方向人射，初逸度w一需，且运动过程中不穿出边界PQ。求粒 ▣44.4 子在弱区内偏离x轴的最大距离： (3)若粒子在运动过程中还受到阻力，阻力下与速度世在大小上满足F一(。为已如 管数)，求粒子能穿出PQ边界的最小入射速度。 XX M K XX 2 单元过关检测（十三】物理第7页（共8西） 衡水真蹈密在 单元过关检测（十三）物理第8页（共8页·物理· 参考答案及解析 ②从某点出射的离子打到C点，如图丙所示 R=vot2 C D y方向y名×5： 解得y一尽 丙 根据几何关系0=60° 30°1 7=180=6 2024一2025学年度单元过关检测（十三） 物理·带电粒子在组合场、 复合场中的运动 一、单项选择题 时间变短是由粒子的速度口变大引起的，根据 1.B【解析】根据题意，电子从左向右进入速度选 2gU ,当速度v变大，根 择器，所受静电力竖直向上，而根据左手定则可 0之mm2,解得=% 知，所受洛伦兹力竖直向下，静电力与洛伦蓝力 据粒子在磁场的圆周运动的半径关系式得r一 平衡，有Ee=Beo,因此电子才能沿虚线做匀速 ，可知磁场B也变大。综上所述，可能是由 mu 直线运动，而当质子从左向右进入速度选择器， 所受静电力竖直向下，而根据左手定则可知，所 于U变大、B变大引起的，D错误。 受洛伦兹力竖直向上，满足Ee=Beu,其静电力 3.B【解析】根据左手定则可得，正离子向金属板 与洛伦兹力方向相反，能够达到平衡状态，可以 B运动，金属板B为正极，金属板A为负极，A 在速度选择器中做匀速直线运动，故A不符合 错误；根据稳定时，等离子体满足gE=gB,该发 题意：而当质子从右向左进入速度选择器，所受 电机的电动势为U=Ed=Bdw,流过电阻R的电 静电力竖直向下，而根据左手定则可知，所受洛 流大小为I= 伦兹力也竖直向下，不能达到平衡状态，因此不能 十Rd十RS,D错误：电阻R两 沿虚线运动，故B符合题意；由于中子不带电，进 入速度选择器中既不受静电力也不受洛伦滋力， 培电压为U=R然B正确C错民 因此可以沿虚线运动，故C、D不符合题意。 2.B【解折们根据动能定理得U=之m,根据牛 4A【解析】由动能定理得网U-m(0.8c), 8mc 顿第二定体得9B=m号，解得是- 'mB,3,根据上 解得n一250，A正确；当碳离子被加速到选度 为v=0.8时，在磁场中运动的轨迹半径为R, 式，正、负粒子的比荷一定相同，A错误；根据qB 号B-日时，解得E-号·是q8,险 由B-m员每得B-祭B错误：文流电压 的周期与碳离子在磁场中做匀速圆周运动的周 感应强度B一定时，比荷相同的粒子，电荷量大 2c 的粒子进入磁场时动能大，B正确：根据qU= 期相等，由T-船行，解得∫一，C错 名心，nB=m,解得B=2 ,加速电 误：一个回旋加速器只能加速比荷相同的离子， r g D错误。 压U一定时，粒子的比荷越大，磁感应强度B越 小，C错误；对于给定的正、负粒子，粒子从静止 5.D【解析】将粒子的运动分解为速度)= 到碰撞运动的时间变短，空腔轨道不变，则过程 向右的匀速直线运动和速度为的沿顺时针方 7 2 衡水真题密卷 单元过关检测 向的匀速圆周运动，两分运动同向时速度最大， 面的匀强磁场，电子恰好能通过C点，根据左手定 对薇大建度为一晋，D正确， 2E 则可知，磁场方向垂直于纸面向里，A正确：电子 沿轨迹AGC从C点飞出时，则由几何关系可知 6.B【解析】设粒子类平抛运动时竖直方向的位 移为y,离开电场时瞬时速度与y轴的夹角日，则 =L2+L1-r,解得r=+L 2L1 -。根据 有gE=ma,y=l,in0=,粒子做圆周运动的 002 evoB=m ,解得B= 2Limvo (L,2+L乃B正确： 半径为R,由几何关系可得y=Rsin0,qub= 贸联立可得-号B正确。 若加磁场时，电子从A到C的时间为1=？十 c 7.C【解析】电子在磁场中做匀逸圆周运动，洛伦 ,若加沿AE方向匀强电场，则电子从F点 Vo 兹力提供向心力即Bu=m?,则磁感应强度与 射入下方电场做类平抛运动，到达C点的时间 圈周运动轨迹关系为Bm”,即运动轨迹半径 t2-】+BC<,C错误：若只加磁场时，电子到 er 达C点的速度为a:若加电场时，电子进入电场 越大，磁场的磁感应强度越小。令电子运动轨迹 后因静电力做正功，则到达C点的速度大于0， 最大的半径为r,为了使电子的运动被限制在 D错误。 图中实线圆围成的区域内，其最大半径的运动轨 迹与实线圆相切，如图所示，A点为电子做圆周 运动的圆心，电子从圆心沿半径方向进入磁场， O L-rBFG 由左手定则和几何知识可得，AB⊥OB,△ABO 为直角三角形，则由几何关系可得(3a一Tm)P= D L r十a,解得rm=3a,解得磁场的磁感应强 10.BD【解析】粒子在速度选择器中做匀速直线 运动，由平衡条件qE=Bo9w,得粒子进入偏转 度最小值B=m-3m ,C正确。 er max Aae 磁场时的速度都为口是，粒子在偏转磁场中 做匀速圆周运动，由牛顿第二定律q四·2B。 B 3-t 0 m,得粒子做圈周运动的半径为r=, 则粒子打在荧光屏位置与O点的距离S,O 二、多项选择题 9B,,S,0=mE m3E 一gB,知果△r=S,0-5,0,得 8.BD【解析】污水稳定流动时，对任一离子有 加B=9E-光，所以U=咖，电压表示款与高 mg一m1 qBo' E二，A错误，BD正确：粒子在 子浓度无关，若污水的流速很小，则可以增强磁 偏转磁场中运动的周期T=2=m,粒子在 v Bog 场以增大电压表的示数，A、C错误；根据左手定 偏转磁场运动时转过的圆心角为180°，故粒子 则可知，正离子向后内侧面偏转，所以后内侧面 在偏转磁场运动的时间一 T im 为正，应该把电压表的正极连接在后内侧面金属 2=20B。由于究 板上，B正确；流量Q=Su=bc· U Ue 跖=B,若电 核的质量是氘核的2倍，所以其在磁场中运动 压表示数增加到两倍，则反映出污水的流量达到 的时间之比为1：2，C错误。 了两倍，D正确。 三、非选择题 9.AB【解析】第一次在整个平面内加垂直于纸 11.(1)2×10m/s(2)1×103N/C(3)6×10m/s 2 8 ·物理· 参考答案及解析 【解析】(1)带电粒子在区战I中做匀速圆周运 解得01=45° 动，由牛频第二定律有 由几何关系可知 qBvo-mr L R-sin5 又有r=0.1m 设带电粒子从N,点进入磁场到从O,点离开磁 且9=4×10C/kg 场的时间为t2 m 联立解得0o=2X10m/s。 ×2 t2= v1 (2)带电粒子在区域Ⅱ中做匀速直线运动，由平 t=t1十t2 衡条件有qBva=gE 解得E=1×10N/C。 联立解得1=(2+》L0· (3)电场强度突然变为2E,粒子运动到P点过 U 程，由动能定理有 13.1)m (2)E,√元垂直于纸面向外 (3)见解析 【解析】(1)粒子在电场中加速，可得 解得vp=6X10m/s。 22/严a+0 m qU-2m 【解析】(1)设带电粒子经电压U加速后速度 U 解得v一m 为。，则由动能定理得 (2)粒子在速度选择器中受力平衡，可得 qU-2no时 qE=quB 设带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的加速 得B,-号-E√品 度大小为a、运动时间为t1,从N点进入磁场 时的速度为1、沿y轴负方向速度大小为 根据左手定则可知，磁感应强度B1的方向垂 ,则 直于纸面向外。 gat (3)粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，有 2L=vot quB:-mr v,=at 由几何关系，可知GH值为 w1=√002十u, --品 联立解得01=2√m 2m =L√g 易知可以通过减小B2的方法，来使GH值 (2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，运 增大。 动轨迹如图所示，设粒子进入磁场时的速度方 14.()9Bd qB'd 2m 8m 向与x轴正方向夹角为日1，在磁场中运动的轨 2(1-cos0) 迹半径为R,则 (2)3+sin0一2cos,垂直于纸面向里 【解析】(1)在加速电场中，根据动能定理 -m 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，= 2 v6=1c0s61 粒子受到的洛伦兹力提供向心力B=m 9 衡水真题密卷 单元过关检测 联立解得u=Bd 2m (3)dBg U=9B'd: 【解析】(1)粒子刚好与边界PQ相切时速度最 8m。 大，有几何关系可得r十rsin30°=d (2)设叠加磁场的磁感应强度为B2,粒子在叠 加场中做匀速圆周运动的半径为r:。根据 解珠-号 器 由m,B-m可得2 3m 可物心君 粒子初遽度的取值范周0<≤。 如图所示，由几何条件得r2>T (2)在x方向上由动量定理可得 故B2<B -∑Bq,△M=-mu-mvosin30 匀强磁场B1与B的方向相反，即匀强磁场B1 的方向垂直于纸面向里。由几何关系得 1 即Bqy=mu十2m0 (d-rcos 0)2+(r+rsin 0-r2)2=r22 解得r,-3+m1-2eos0d 又由动能定理可得一95y= 2m21 2 mvo? 2(1+sin8) √3mE 由于层-片 代入数据联立解得y= gB2· (3)设某瞬时的速度为v,加速度为a,根据牛颜 1+sin0 可得B,=3+in0-2c0s 第二定律可得√/(Bqu)2+F2=ma 由于B2=B-B1 取微小时间△，速度变化量为 2(1-cos0) 可得B13+9in0-2c0sd. △w=a4=√Bq+E巴4 m m△w 整理为v△1= Bg+k2 粒子能发生的位移大小为 d=∑a=∑ m△z mvo' Bg+k√B2g2+k 2Bqd 15.(1)0Kvo≤3m (2)3mE 9B3 解得，'-dvBg+ 2024一2025学年度单元过关检测（十四）物理·电磁感应 一、单项选择题 作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力，会使铝 1,D【解析】发电机、变压器、无线充电的原理都 盘减速，B正确，C错误；改成空洞铝盘，电阻变 是电磁感应现象，质谱仪的工作原理是带电粒子 大，电流变小，阻碍效果更差，D错误。 在磁场中的运动，与其它几项工作原理不同，故 3.C【解析】闭合开关S的眸间，灯泡L2立即点 选D。 亮，由于自感线圈L阻碍电流增加，会有电流经 2.B【解析】铝盘甲区战中的磁通量向里增大，由 灯泡L,因此灯泡L,会发光，A错误：闭合开关 楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方 S的瞬间，自感线图L的自感系数很大，自感线 向，则此感应电流的磁场方向垂直于纸面向外， 圈L会产生很大的自感电动势，产生对电流很 A错误：由“来拒去留”可知，磁场与感应电流的 强的阻碍作用，几乎没有电流流经线圈L,则只 2 ·10▣