江苏省扬州市第一中学2025-2026学年高二上学期周练（十七）物理试卷

高二上学期物理周练十七 一、选择题（每题4分，共44分）： 1、如图所示的空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一带电粒子在其中运动时，某时刻受到的洛伦兹力F水平向右。不计重力，关于该带电粒子下列说法中正确的是（　　） A．判断该带电粒子一定带正电 B．带电粒子在运动过程中一定是向上运动 C．粒子在运动过程中的动能一定保持不变 D．粒子在运动过程中的速度一定保持不变 2、如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（　　） A．粒子a带负电，粒子b、c带正电 B．粒子c在磁场中的速度最大 C．粒子c在磁场中的加速度最大 D．粒子c在磁场中运动的时间最长 3、如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度沿x轴正方向开始运动，从坐标原点O进入磁场时速度方向与x轴正方向成角，最终从x轴上的P点射出磁场。已知Q点到x轴距离为L，P点到y轴距离为，不计粒子重力。则磁感应强度和电场强度的大小之比为（    ） A． B． C． D． 4、水平放置的M、N两金属板，板长均为L，板间距为d，两板间有竖直向下的匀强电场，场强大小为E，在两板左端点连线的左侧足够大空间存在匀强磁场，磁感应强度的大小为B、方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速紧靠M板从右端水平射入电场，随后从P点进入磁场，从Q点离开磁场（P、Q未画出）。不考虑粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．P点的位置与粒子的比荷无关 B．PQ间距离与的大小无关 C．PQ间距离与E的大小无关 D．带电粒子不可能打在N板上 5、如图所示，在xOy坐标系中，以（r，0）为圆心、r为半径的圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。在的足够大的区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场。在xOy平面内，从O点以相同速率、沿不同方向向第一象限发射质子，且质子在磁场中运动的半径也为r。不计质子所受重力及质子间的相互作用力。关于该质子说法不正确的是（　　）    A．在电场中运动的路程均相等 B．最终都从磁场边界与x轴的交点C处平行于发射速度方向离开磁场 C．在磁场中运动的总时间均相等 D．从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等 6、如图所示是一个质量为m，电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力。现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度v、圆环受到的洛伦兹力、摩擦力f关于时间t的图像可能正确的是（　　） A．B．C．D． 7、带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有（　　） A．甲图中，只有速度为的带电粒子从P射入，才能做匀速直线运动从Q射出 B．乙图中，同种带电粒子在磁场中运动的半径越大，周期也越大 C．丙图中，直线加速器使用直流电，且电压越大，粒子获得的能量越高 D．丁图中，磁感应强度增大时，a、b两表面间的电压U减小 8、质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图为质谱仪的工作原理示意图，粒子源产生的带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度大小和匀强电场的电场强度大小分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片，平板S下方有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，不计粒子重力和粒子间作用力。下列说法正确的是（　　） A．该粒子带负电 B．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里 C．能通过狭缝P的粒子的速率为 D．粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越小 9、回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上；若A处粒子源产生的氘核（）能在加速器中被加速到出加速器，下列说法中正确的是（　　） A．不改变磁感应强度B和交流电源频率f，该回旋加速器不能用于加速α（）粒子 B．若只增大磁感应强度B，则氘核获得的最大动能增大 C．若只增大交流电压U，则氘核在回旋加速器中运行时间会变短 D．若只增大交流电压U，则氘核获得的最大动能增大 10、如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒。回旋加速器D形盒半径为R，狭缝宽为d，所加匀强磁场的磁感应强度为B，所加高频交变电源的电压为U，质量为m、电荷量为q的质子从右半盒的圆心附近由静止出发，经加速、偏转等过程达最大能量后由导向板处射出。带电粒子在磁场中运动的能量E随时间的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　） A．在E-t图中应有 B．在E-t图中应有 C．粒子通过狭缝的次数为 D．粒子最终获得的动能为 11、如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直于纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上。已知小球所受的电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（　　） A．小球能越过d点并继续沿环向上运动 B．当小球运动到d点时，不受洛伦兹力 C．小球从b点运动到c点的过程中，经过弧中点时速度最大 D．小球从a点运动到b点的过程中，重力势能减少，电势能增大 二、解答题（每小问4分，共44分） 12、一质量为、电荷量为的粒子在加速电场与磁场中的运动轨迹如图所示。已知粒子的初速度为0，加速电场两端的电压为，磁场的磁感应强度大小为，求： (1)粒子进入磁场的速度大小； (2)粒子在磁场中运动的半径及时间。 13、如图所示，两平行金属板MN、PQ之间电势差为U，金属板PQ的右方直角坐标系的第一象限内有一磁感应强度为B的匀强磁场。一带电量为+q、质量为m的粒子，从金属板MN的入口处由静止释放，经电场加速垂直于y轴进入磁场后做匀速圆周运动，恰好从K点射出，速度方向与x轴负方向夹角为60°，忽略重力的影响，求： (1)粒子从电场射出时速度的大小v； (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R和运动时间t； 14、质谱仪的构造原理如图所示，粒子源S产生的带正电粒子首先经M、N两带电金属板间的电场加速，然后沿直线从缝隙O垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中经过半个圆周打在照相底片上的P点。已知M、N两板间电压为U，粒子的质量为m、电荷量为q。若粒子进入电场时的速度、所受重力及粒子间的相互作用力均可忽略。 (1)求粒子离开加速电场时速度的大小v； (2)求O、P两点间的距离L； (3)若粒子进入磁场的方向与OP成120°，求粒子在磁场中的运动时间，以及粒子出射点与P点之间的距离。 15、回旋加速器的示意图如图甲所示，两D形金属盒、圆心分别为、，两盒间狭缝间距为d，匀强磁场与盒面垂直，磁感应强度的大小为 B，加在狭缝间的交变电压的变化规律如图乙所示，电压值的大小为。时刻，在点由静止释放质量为m、电荷量为的带电粒子，粒子在狭缝间做匀变速运动，交变电压的变化周期，不计粒子重力及粒子的相对论效应。 (1)求粒子经两次加速进入金属盒区域内，做匀速圆周运动的轨道半径； (2)若粒子连续4次经过交变电场加速后到达图中的A点，求粒子从点运动到A的时间； (3)为使粒子经过交变电场始终做加速运动，求粒子最多连续加速的次数 n和D形金属盒的半径的最大值。 高二物理周练十七参考答案 1．C 2.D 3. B 4.C 5.D 6. B 7. A 8. D 9. C 10. C 11. C 12. （1） （2） 【详解】（1）粒子在电场中加速，根据动能定理有 解得 （2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 解得 由图可知，粒子在磁场中偏转了半个周期，则运动时间为， 联立解得 13、（1） （2） 【详解】（1）依题意，粒子在电场中加速，由动能定理可得 解得（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图 根据牛顿第二定律，可得 解得 根据 联立，解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动的运动时间为 14、（1） （2） （3） 【详解】（1）带电粒子在电场中加速，做根据动能定理 解得 （2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其轨道半径为r。根据牛顿第二定律 解得 （3）粒子在磁场中的运动周期为 粒子在磁场中的运动时间为 设粒子出射点距O点为d ，如图所示 由几何关系则有 出射点与P点的距离为 15、（1） （2） （3）， 【详解】（1）设粒子经两次加速进入金属盒区域内，做匀速圆周运动的速度大小为，轨道半径为，则由动能定理有 由向心力公式有 联立解得 （2）粒子运动的轨迹如图所示 设在电场中加速度为a，加速的总时间为，则有， 解得 粒子在磁场中运动的总时间为 则有 （3）由 可得粒子出射的最大速度为 粒子在交变电场中连续加速的总时间为 且有， 解得， 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $