周测评(十)带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪与回旋加速器-【衡水真题密卷】2024-2025全学年高二物理学科素养周测评（人教版）

2024一2025学年度学科素养周测评（十） 物理·带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪与回旋加速器 (考试时同40分钟，这分100分】 一、单项选择题：本循共4小驱，每小夏8分，其过分。每小题只有一个选项特合题日要求。 蓝号 1 2 答案 1,如图所示，国旋加迪器丙个D形金属盒分别和一高颗交慎电鬣两腰相接，丙盒教在磁感 应强度为B的匀强理著中，磁场方向岳直于盒底面，粒子原A置于在的圆心附近。若 粒子源射出的粒子（制速度不计）电周量为《、版量为m,粒子最大回能率轻为R,则 A.数子在D形金属拿内做匀加速运动 丑新加交流电源的周来为 98 二数子细建后获得的最大道度大小为 2M 几粒予加速后我得的最大动能为BR 2M 2.如图所茶，质普仅的容器A中有质量分料为m1和网：的两仰同 位素离子，它们从静止开始先经电压为U的电场加速，然后玉直 射入磁感应翼度为B的匀强磁标中，最日打在直相联片上，由 于实际加速电压的大小在U士U枝围内有霞小变北，这两种离 子在密片上可能发生重叠，不计离子重力。下列说法正确的是 A两种离子均带负电 品打在M处的离子质量较大 C,若)一定U悠小越容易爱生重叠 D.若U一定，U塘小核容易发生重叠 3.如图为一种皮进后的间旋加速餐术意图，其中盒健闻的如速电 场的电场强度大小恒定，且鼓限制在M,N版同。两虚线中间区 城无电场和磁场，带正电的粒子从P。处以违度。沿电场线方 叫射人相速电场，经加速后再进人D形盒中的匀强验场做匀速 圆周运动，下列说法正确的是 A.D形意中的场方向垂直下抵面向外 品若粒子带负电，则需使粒子粉速度和磁场均反句，即可使救子不赛植如速 高二学科素养周测评（十}物理第1夏[共4页1 衡水直 C,增大蓝感皮强度大小，教子最热我得的最大闭能不变 屏圾 D.增大板间电压，粒予量终获得的量大动能不登 4,如图所示，直线D沿经直方向，CD的右方存在垂直于新而向外的匀磁，，。， 场，左方存在意直于纸面向里的匀强壁场，两磁场的磁感应丝度大小均为B。 姓名 一粒子源位于CD上的a点，能沿图示方向发射不同速率，质量为m,重力可 忽略，电简量为+g的同种粒子，所有粒予均能轻过CD上的6点。已如 站■L,,削粒子的速度大小可能是 得分 A 2m &29BL c.SouL 6m n兴 二，多项燃择蹈：本愿其2小愿，每小题8分，共15分。母小题有多项特合题日要求，全郎 滋对得8分，远对但不全的得4分有选情的得0分， 题号 5 答案 5.图甲是回敏加速器的示意图，图乙为其如迷电压U的堂化情况，质量为m,电商量为g 的粒子鲜次加速后的动能E,阅时同：变化的规律如图丙所示。忽略带电粒子在电场 中的加速封可，不计程子重力，磁场的磁破应强度为B。下列说法正魂的是 A,粒子在电核区域速度增大，在壁场区城速度也增大 B图丙中.一。一日 C,都速电压U越大，粮子的加违次数越多 D一与时阿内，校子嫩阅用运动的半径为品 6,如图所示，在纸面内半径为R的W形区城中凳调了层直于纸面向 ■，随感皮强度大小为日的匀强蓝畅，一点电接从图中A点以速度 。沿水平方向入射，率度方向与半径方向的夹角为30°，经融场偏转 后南好衡从C点（图中来函出）反向射出，不计电荷韵重为，下列说 法正确的是 A,减点电有离开随畅时速度方向的反向廷长线通过O点 且离点电因在毯场中运动的时刺为器 C,孩点电有的比而为求 2 D若磁场反角，荆孩点电药在藏插中超动的时间为 4物 密卷 高二学利素养用割深十)物握第2夏[其4页】 1 三、非这择题：本愿共3小驱，共52分。 日，(20分)虹图所示，在Oy坐标系内存在垂直于纸面向里边长为a的QMC正方形匀强 又.《12分)如医断示，两个定值电阻的潮值分到为R和R,直南电围的内阻不计，平行板 随括，随移成强度大小为B。一束质量为稀、电传量为复梦角电的粒子以不同的老率从 电家替两极板本平放置，板何距离为d,极板长为2，极板闻存在方向水平向外的匀属 M点府与y帕度和角的方向射人赋场。已知0M一，不计粒子的重力和酸子同的 磁场，质量为m,电荷做为一宫的小球以初速度。沿水平方向从电容器下极板左侧边染 相互作用。求， 进人电容路，戴匀遮烟思运动，恰从电容器上极板右侧边缘离开电容善。此过程中，小 (1)粒子在砸新中运动的最长时可。 球未与极板控生碰境，重力加速度大小为g,忽略空气阻力，采： (2)粒子从上轴上O~C间穿出型场的速率范围： 《1)直瓶电第的电动势的大小。 《2》藏场的感感应强度的大小。 8.《20分)半导体有碧泛的应用，人门通过南子往人的方式优化半导体以阑足不间的 求。其氟理简化如图所示，1区装为违度选择器，存在着互相垂直的匀承电务和匀强酷 场，电场强度大小为E,藏藤应强度大小为B,■区城为豫感应强度大小可调的匀强磁 场，其边界ACD是边长为2L的正方形，一长度为L的半导体材料放在C功上，下 端与C风重合，上障为F点，一桌正离子流从我健S,」入连度选带器，沿看直线涯过 速度选择普，并从AB边的中点5，垂直于AB边射人Ⅱ区减.已知每个离子的电背量 均为Q,质量均为磷，不考虑离子重力双及离子间的相互作用 《1》求离子从S,射入的递度大小， (?若离子打在F点，求Ⅱ区城的威盛应强度大小B:。 一材 高二学科素养周测评（中物理第3页共4面1 衡水直最密卷 高二学利素养用期评十)物理第4页共A面衡水真题密卷 里，导体棒在运动过程中受到摩擦力，根据牛顿 第二定律有mg一BL=a 当a=0时，金属捧速度达到最大，此时有mg一 rBkt。L=0 解得=mg ukBI. (2)由于I=k 根据上述有a=g-心BL 作出金属棒的a1图像，如图所示 at图僚中，图线与时间轴所国几 何图形的面积表示遠度的变化量。 由于金属棒初速度为0，则面积间 接表示金属棒的速度，结合上述可 1 知，最大速度为um=21。一2kBL (3)结合上述，根据图像的对称性可知，1=21 时，金属棒的速度恰好减为0。此瞬间安培力最 大，则摩擦力最大，则有fm=BI:L 其中11=k·2t。 由于mg一Bkt。L=0 解得fm.=2mg。 8.(1)2m‘s,方向沿斜面向上(2)4ms 【解析】(1)导体棒受力如图甲 所示 由牛顿第二定律得 mgsin 0-Fe cos 0=ma F=BIL 甲 解得a1=一2ms 即加速度大小为2m/s,方向 沿导轨平面向上 (2)导体棒受力如图乙所示 由牛顿第二定律得 F'-mg sin 0=ma2 F'=BIL 解得aa=4m/s。 9.(1)3s6m/s(2)10ms 【解析】(1)由题意知木板的质量M=0.2kg,滑 块的质量m一0.1kg,滑块与木板间的动摩擦 因数以一0.5，当F作用于木板时，对于木板由 拉力和摩擦力的合力产生加速度，对于滑块由 摩擦力产生加速度，由题意知滑块与木板间的 最大静摩擦力f,=g,产生的最大加速度 a mx=ug =0.5X10 m/s=5 m/s F0.6 F单独对木板产生的加缝度a%一M0.2mg 学科素养周测评 3mfs”<am 所以F作用时，木板和滑块一起匀加速运动，根 据牛领第二定律得开始时木板和滑块的共同加 F 0.6 建度为aM+m0.2+0.1m/s=2m's 当滑块受到的最大静摩擦力小于ma时，滑块将 相对于木板滑动，则有红(mg一Bq1)=ma 解得U,=6m5 则加速时间1=”=6 a=25=35 (2)滑块在木板的摩擦力作用下做加速运动，当 速度最大时木板对滑块的摩擦力为0，滑块受到 向上的洛伦兹力、木板的支持力、重力和木板的滑 动摩擦力，根据分析知，滑动摩擦力「=N (g一F高），Fs=guB 当滑块速度最大时，f=0即F=mg=q:B 所以此时滑共速度一器 代入数据得，=10m5。 2024一2025学年度学科素养周测评（十） 物理·带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪与回旋加速器 一、单项选择题 1.D【解析】粒子在D形金属盒内的磁场中微匀 速国周运动，A错误：根据洛伦兹力提供向心 力，有Bq心=mR,得粒子加速后获得的最大速 度大小为口=BgR,粒子加建后获得的最大动能 m 等于E=2w-oBR 2m ,C错误，D正确：粒 子在磁场中的运动周期T=2_2,所加交 v By 流电源的周期等于粒子做圈周运动的周期，为 2m,B错误。 B 2.C【解析】根据左手定则及题图中带电离子的 偏转方向可知，两种离子均带正电，A错误：离 子经过加速电场加速时，有gU=2m0,进入磁 后有B=m联立解得B8 质量小的离子轨迹半径也较小，打在M处的离 ·物理· 子质量较小，B错误：假设质量为n:的离子质 量大，则质量为1的离子最大轨迹半径为r1= 12m:(U+△U万 ,质量为m:的离子的最小轨 1 迹半径为r一B /2m:(U-△U) ,两种离子的 轨迹不发生重叠，则有1<r,解得 U m:一m1,当U一定时，△U越大，越不客易满足 mg十1 上式，越容易发生重叠，当△U一定时，U越小， 越不容易满足上式，越客易发生重叠，C正确，D 错误。 3.D【解析】根据粒子偏转方向和左手定则可以 判断，D形盒中的磁场方向垂直于纸面向里，A 错误：带若粒子带负电，则需使粒子初速度反 向，磁场方向仍为垂直于纸面向里，即可使粒子 不断被加速，B错误：根据r=代可得 Br,可知加速粒子的最大速度与板间电压无 关，可知增大板间电压，粒子最终获得的最大动 能不变，增大磁感应强度大小，粒子最终获得的 最大动能增大，C错误，D正确。 4,A【解析】由题意可知，粒子可能在两个磁场间 做多次的运动。根据几何关系可知，圈孤对应的 圆心角均为60°，根据几何关系可得粒子运动的 半径满足n·2Rsin30°=L(n=1,2.3,…),根据 洛伦兹力充当向心力可得mB=m ,联立解得 0=9BL(=1,23…),结合选项可知，当n=2 22 A正确 时，=9B以 二、多项选择题 5.BD【解析】粒子在磁场中受到的洛伦兹力不 微功，所以在磁场中速度大小不变，在电场中电 场力做正功，速度增大，A错误：粒子在磁场中 、运动，有B=m·下=r=·即粒子在 磁场中运动的周期与途度无关，则t。一1。-1 「？-阳B正确：根据动能定理得四U=E,得 n-所以加速电压U越大，粒子的加速次教 越少，C错误：当1=0时，粒子在电场中加速一 参考答案及解析 次，当1=11时，加速一次，所以当11一t2时间 内，粒子已被加速两次，根据动能定理得2U m,由洛伦营力提供向心力得mB=m 1 聚立得一 ,D正确。 6.BC【解析】如图甲所示，因点电荷射入磁场时 初速度方向不是沿半径方向，则该点电荷离开 磁场时递度方向的反向延长线也不会通过O 点，A错误：由几何关系可知，该点电荷在磁场 中的运动半径？= R,则运动时间为1=心 1 B正确：根据，B=m旷，解得孩点电荷 πR 的比荷为号一眼C正确：若磁场反向，拉子运 动轨迹如图乙所示，设粒子在磁场中运动国孤 所对的圆心角为20，则由几儿何关系符R。 sin 0 R n(6品-0·解得am0-<1=1m5,时 2 20< 2,该点电荷在磁场中运动的时间1< 1 R 2r·2_R D错误。 30.4×B× 1·0】 0 乙 三、非选择题 7.(1)4mgd (2)2m 5qd 【解析】(1)小球在电磁场中做句速圆周运动，则 电场力与重力平衡，由此可得 E:q=mg,U=E d 根据闭合电路欧姆定律可得U= ER 联立解得E=mgd (2)设小球在电磁场中做图周运动的半径为r, 根据几何关系得(r一d)+(2d)2=r 1 衡水真题密卷 小球受到的洛伦兹力提供向心力，则 quB-m 解得B-2 gd。 &a唱 (2)mE gBL 【解析】(1)要使离子沿直线通过速度选择器，霄 满足qB,=gE 解得v昌 (2)由几何关系得离子做圆周运动的半径r=L 由牛顿第二定律有B,=m mE 解得B2= qBL 9.器 (29<,≤4-25)gB 3m 【解析】(1)粒子从y轴离开磁场时，在磁场中 运动的时间最长，运动轨迹如图甲所示 甲 由mB=,T= 解得T一 由几何关系得0=60 则粒子在磁场中运动的最长时间 1=360°-60 360°T 解得1一霜 (2)当粒子轨迹与x物相切时，如图乙所示 设此时追度为1，轨道半径为R,由几何关系 可得 R,+R,sin30°=24 学科素养周测评 由洛伦兹力提供向心力得 toB,m R 解得v,gBa 3m 当粒子运动轨迹与右边界相切时，如图丙所示 B 丙 设此时初速度为：，轨道半径为R:,由几何关 系可得 R,十R2cos30°=a 由洛伦兹力提供向心力得 T:B-mug 解得= (4-2)W3gBa m 粒子从x轴上O一C间穿出磁场的速率范围是 Bu<,<4-25)gBa 3m 2024一2025学年度学科素养周测评（十一） 物理·阶段检测（三） 一、单项选择题 1.D【解析】由右手定则及安培定则可知输电线 缆M、P相互排斥，A错误：由右手定则及安培 定则可知输电线揽M所受安培力的方向竖直 向上，B错误：输电线缆M在O点处产生的磁 场方向Q指向P,C错误：由右手定则及磁场的 叠加可知P,Q在O点处的合场的磁感应强 度为0，O点处的磁场方向与输电线缆M在O 点处产生的磁场方向相同，由Q指向P,D 正确。 2,D【解析】根据题意，粒子两次射入磁场的运 动轨迹如图所示。设磁场的國形区城半径为「， 由几何关系可知，两次轨迹圆的半径分别为 R,=1am30=3r,R:=r,由洛伦营力提供向 心力可知加B=mR,则粒子的谁度。-gB。