周周练02 第一章 第3～4节 物理人教版选择性必修第二册

2025-2026学年高二物理选择性必修第二册物理周周练 第七章 周练2 带电粒子在磁场中的运动、质谱仪与回旋加速器(第3-4节) （时间:45分钟 分数：70分） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1.(2026·天津市·单元测试)为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是(    ) A. 粒子从到，带正电 B. 粒子从到，带正电 C. 粒子从到，带负电 D. 粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功 2.(2026·湖北省武汉市·月考试卷)如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为、电荷量为的带电粒子从圆周上的点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为(    ) A. B. C. D. 3.(2025·广东省·联考题)质谱仪是发现新粒子及分析同位素的重要仪器。如图为质谱仪的原理示意图，带电粒子经电场加速后再沿直线通过速度选择器，最后进入到偏转磁场并打在点。不计带电粒子重力，关于该带电粒子在质谱仪中的运动，下列说法正确的是(    ) A. 该带电粒子有可能带负电 B. 速度选择器中的磁场的方向垂直纸面向里 C. 仅增大偏转磁场的磁感应强度，带电粒子会打到点左边 D. 若增大加速电压，要让带电粒子沿直线通过速度选择器，可减小磁感应强度的大小 4.(2025·河北省衡水市·联考题)如图，水平放置的挡板上方有垂直纸面的匀强磁场，一带正电粒子垂直于纸板从板上的小孔射入磁场，另一带电粒子垂直于磁场且与挡板成角射入磁场，、两个带电粒子比荷大小相等，两粒子恰好都打在板上点，不计重力，下列说法正确的是(    ) A. 粒子带负电 B. 在磁场中的运动时间一定大于在磁场中的运动时间 C. 若磁场方向垂直纸面向里，则、的初速度大小之比为 D. 若磁场方向垂直纸面向外，则、的初速度大小之比为 5.(2026·广东省·单元测试)如图所示，矩形虚线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．、、是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从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．粒子重力不计，下列说法正确的是(    ) A.  粒子带负电 B. 粒子的动能最大 C. 粒子在磁场中运动的时间最长 D. 粒子在磁场中运动时的向心力最大 6.(2025·四川省成都市·期中考试)如图，边长为的正方形内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面所在平面向外，边中点有一电子发射源，可向磁场内沿垂直于边的方向发射电子．已知电子的比荷为则从、两点射出的电子的速度大小分别为(    ) A. ， B. ， C. ， D. ， 7.(2025·重庆市·期中考试)如图是回旋加速器的结构示意图，主要由两个半圆形的中空铜形盒构成，两盒间留有一狭缝，置于真空中。匀强磁场垂直穿过盒面，由高频振荡器产生的交变电压加在两盒间的狭缝处。关于回旋加速器，下列说法正确的是(    ) A. 图中两形盒内所加磁场使粒子发生偏转 B. 图中两形盒间所加电场使粒子发生偏转 C. 粒子在磁场中的运动周期随粒子速度的增大而减小 D. 图中形盒的半径越大，同一粒子最终获得的动能越大 8.(2025·安徽省·期末考试)两个带等量异种电荷的粒子分别以速度和射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为和，磁场宽度为，两粒子同时由点出发，同时到达点，如图所示，则(    ) A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 两粒子的轨道半径之比 C. 两粒子的质量之比 D. 两粒子的质量之比 9.(2025·湖北省黄石市·其他类型)如图所示，在纸面内两直角边长均为的三角形区域内不含边界有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、电荷量为的带负电粒子从边的中点平行边射入区域，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是(    ) A. 粒子刚进入磁场时受到向左的洛伦兹力 B. 时，带电粒子垂直于边射出磁场 C. 若粒子从边射出磁场，则 D. 若粒子从边射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为 10.(2025·河北省衡水市·期末考试)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其工作原理如图所示，和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，将它们接在电压为的高频交流电源上，一质量为、电荷量为的带电粒子从加速器的某处由静止开始加速。已知形盒的半径为，匀强磁场的磁感应强度为，不计粒子的重力，忽略粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是(    ) A. 粒子第次被加速前、后的轨道半径之比为 B. 高频交流电源的周期为 C. 粒子的最大动能为 D. 若只增大交变电压，则粒子的最大动能会增大 二、计算题：本题共2小题，共30分。解析应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11.（15分）(2025·天津市市辖区·期中考试)如图所示，和为平行金属板，质量为、电荷量为的带电粒子从由静止开始被两板间的电场加速后，从上的小孔穿出，以速度由点射入圆形匀强磁场区域，经点穿出磁场，为圆形区域的直径。已知磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外，粒子速度方向与磁场方向垂直，重力略不计。 判断粒子的电性，并求、间的电压； 求粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径； 若粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，求粒子在磁场中运动的时间。 12.（15分）(2025·湖北省武汉市·月考试卷)如图所示，在平面内，轴左侧空间分布着水平向右的匀强电场，轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度沿平行于轴正方向从点射出，粒子从点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到点。已知点坐标为，点坐标为，粒子的质量为，电荷量为，不计粒子所受的重力。求： 轴左侧匀强电场的电场强度大小； 轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小； 带电粒子从点开始运动到再次回到点的时间。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二物理选择性必修第二册物理周周练 第七章 周练2 带电粒子在磁场中的运动、质谱仪与回旋加速器(第3-4节) （时间:45分钟 分数：70分） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1.(2026·天津市·单元测试)为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是(    ) A. 粒子从到，带正电 B. 粒子从到，带正电 C. 粒子从到，带负电 D. 粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功 【答案】B  【解析】、因带电粒子动能逐渐减少，则速率减小，由知粒子半径变小，所以粒子从到，由左手定则判断，粒子带正电，故B正确，AC错误； D、洛伦兹力与粒子速度垂直，不做功，故D错误。 故选：。 2.(2026·湖北省武汉市·月考试卷)如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为、电荷量为的带电粒子从圆周上的点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】根据题意作出粒子的圆心如图所示 设圆形磁场区域的半径为，根据几何关系有第一次的半径，第二次的半径， 根据洛伦兹力提供向心力有，可得，所以，故选B。 3.(2025·广东省·联考题)质谱仪是发现新粒子及分析同位素的重要仪器。如图为质谱仪的原理示意图，带电粒子经电场加速后再沿直线通过速度选择器，最后进入到偏转磁场并打在点。不计带电粒子重力，关于该带电粒子在质谱仪中的运动，下列说法正确的是(    ) A. 该带电粒子有可能带负电 B. 速度选择器中的磁场的方向垂直纸面向里 C. 仅增大偏转磁场的磁感应强度，带电粒子会打到点左边 D. 若增大加速电压，要让带电粒子沿直线通过速度选择器，可减小磁感应强度的大小 【答案】D  【解析】A.根据带电粒子在电场中的加速及磁场中的偏转，可知粒子带正电，故A错误； B.速度选择器中满足 ，由于电场力向右，则洛伦兹力向左，根据左手定则可知磁场的方向垂直纸面向外，故B错误； C.根据洛伦兹力提供向心力 ，可得 ，可知增大，变小，粒子打到的右边，故C错误； D.增大加速电压会使增大，速度选择器中要满足  ，故减小磁感应强度可行，故D正确。 故选D。 4.(2025·河北省衡水市·联考题)如图，水平放置的挡板上方有垂直纸面的匀强磁场，一带正电粒子垂直于纸板从板上的小孔射入磁场，另一带电粒子垂直于磁场且与挡板成角射入磁场，、两个带电粒子比荷大小相等，两粒子恰好都打在板上点，不计重力，下列说法正确的是(    ) A. 粒子带负电 B. 在磁场中的运动时间一定大于在磁场中的运动时间 C. 若磁场方向垂直纸面向里，则、的初速度大小之比为 D. 若磁场方向垂直纸面向外，则、的初速度大小之比为 【答案】C  【解析】A.根据题意可知，两粒子在磁场中的偏转方向相同，所以根据左手定则可知，两粒子的电性相同，  带正电，故A错误； B.根据粒子在磁场中做圆周运动周期  又因为  ，  粒子比荷大小相等，所以二者周期相同。若磁场方向垂直纸面向里，粒子的运动轨迹如图所示，此时  在磁场中运动的时间大于  ，若磁场方向垂直纸面向外，粒子的运动轨迹如图所示，此时  在磁场中运动的时间大于  ，故B错误。 无论磁场方向是垂直纸面向里还是向外，根据几何知识有  因为  所以粒子做圆周运动的速度为  则  ，故C正确，D错误。 故选C。 5.(2026·广东省·单元测试)如图所示，矩形虚线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．、、是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从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．粒子重力不计，下列说法正确的是(    ) A.  粒子带负电 B. 粒子的动能最大 C. 粒子在磁场中运动的时间最长 D. 粒子在磁场中运动时的向心力最大 【答案】D  【解析】A.根据左手定则知粒子带正电，粒子、带负电，A错误； B.粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据  ，可得：  ，粒子的动能 ，则可知三个质量、电荷量相同的带电粒子，在同一个磁场中，当速度越大时，轨道半径越大，则由图知，粒子速率最小，粒子速率最大，即粒子动能最大，向心力最大．故B错误，D正确． C.根据  ，则粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误； 故选D． 6.(2025·四川省成都市·期中考试)如图，边长为的正方形内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面所在平面向外，边中点有一电子发射源，可向磁场内沿垂直于边的方向发射电子．已知电子的比荷为则从、两点射出的电子的速度大小分别为(    ) A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B  【解析】解：从点和点射出的电子运动轨迹如图所示， 根据几何关系可得：， 根据洛伦兹力提供向心力可得： 解得：； 对于从点射出的电子，根据几何关系可得： 解得： 根据洛伦兹力提供向心力可得： 解得：；故B正确，ACD错误。 故选B。 7.(2025·重庆市·期中考试)如图是回旋加速器的结构示意图，主要由两个半圆形的中空铜形盒构成，两盒间留有一狭缝，置于真空中。匀强磁场垂直穿过盒面，由高频振荡器产生的交变电压加在两盒间的狭缝处。关于回旋加速器，下列说法正确的是(    ) A. 图中两形盒内所加磁场使粒子发生偏转 B. 图中两形盒间所加电场使粒子发生偏转 C. 粒子在磁场中的运动周期随粒子速度的增大而减小 D. 图中形盒的半径越大，同一粒子最终获得的动能越大 【答案】AD  【解析】回旋加速器的原理是利用电场加速带电粒子，利用磁场改变带电粒子的运动方向，故A正确，B错误； C.带电粒子在磁场中运动周期，周期与粒子运动的速度大小无关，所以带电粒子运动的周期不变，故C错误； D.根据，带电粒子的最大动能为，可知带电粒子的最大动能与磁场和加速器半径有关，与交变电压无关，半径越大，最大动能越大，故D正确。 故选AD。 8.(2025·安徽省·期末考试)两个带等量异种电荷的粒子分别以速度和射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为和，磁场宽度为，两粒子同时由点出发，同时到达点，如图所示，则(    ) A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 两粒子的轨道半径之比 C. 两粒子的质量之比 D. 两粒子的质量之比 【答案】BD  【解析】A.根据题干，两粒子同时由点出发，同时到达点，可以判断两粒子的运动轨迹如图所示， 由左手定则知粒子带负电，粒子带正电，A错误； B.两粒子的轨道半径分别为、，由轨迹图几何关系可知，两粒子轨道半径分别为 ， ，则，B正确； 两粒子垂直于磁场方向进入磁场，在磁场中，粒子所受洛伦兹力提供向心力，则 ，粒子运动周期 ，粒子运动轨迹对应的圆心角为，粒子运动轨迹对应的圆心角为，两粒子在磁场的运动时间相同，结合，解得，C错误，D正确。 故选BD。 9.(2025·湖北省黄石市·其他类型)如图所示，在纸面内两直角边长均为的三角形区域内不含边界有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、电荷量为的带负电粒子从边的中点平行边射入区域，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是(    ) A. 粒子刚进入磁场时受到向左的洛伦兹力 B. 时，带电粒子垂直于边射出磁场 C. 若粒子从边射出磁场，则 D. 若粒子从边射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为 【答案】BD  【解析】A.由左手定则可知粒子刚进入磁场时受到向右的洛伦兹力，故A错误； B.垂直于边射出磁场时，半径为，由可得速度，故B正确； D.由几何关系可知，当运动轨迹与相切时，偏转的圆心角最大为，如图： ； 周期，运动的最长时间，故D正确； C.若粒子从边射出磁场：当运动轨迹与相切时，由几何关系得，解得轨道半径为，此时速度为；当粒子刚好从点射出磁场时，运动轨迹与相切时，此时轨道半径最小为，此时速度为；所以若粒子从边射出磁场，则，故C错误。 10.(2025·河北省衡水市·期末考试)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其工作原理如图所示，和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，将它们接在电压为的高频交流电源上，一质量为、电荷量为的带电粒子从加速器的某处由静止开始加速。已知形盒的半径为，匀强磁场的磁感应强度为，不计粒子的重力，忽略粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是(    ) A. 粒子第次被加速前、后的轨道半径之比为 B. 高频交流电源的周期为 C. 粒子的最大动能为 D. 若只增大交变电压，则粒子的最大动能会增大 【答案】AC  【解析】根据粒子在回旋加速器中运动特点，可知离开回旋加速器时的速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有：，可得粒子的最大速度为：，则粒子的最大动能为：，即；由最大动能表达式可知，粒子的最大动能与交变电压无关，故C正确，D错误； B.由粒子每次进入加速电场时，应该恰好加速，可知其在磁场中运动半周，则交变电场的电压应该反向，即高频交流电源的周期等于粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，即：，，解得：，故B错误； A.根据动能定理可得粒子第次被加速前，加速次数为：，由洛伦兹力提供向心力可知：； 粒子第次被加速后有：，由洛伦兹力提供向心力可知：， 所以：，故A正确。 故选：． 二、计算题：本题共2小题，共30分。解析应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11.（15分）(2025·天津市市辖区·期中考试)如图所示，和为平行金属板，质量为、电荷量为的带电粒子从由静止开始被两板间的电场加速后，从上的小孔穿出，以速度由点射入圆形匀强磁场区域，经点穿出磁场，为圆形区域的直径。已知磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外，粒子速度方向与磁场方向垂直，重力略不计。 判断粒子的电性，并求、间的电压； 求粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径； 若粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，求粒子在磁场中运动的时间。 【答案】（1） （2） (3) 【解析】带电粒子在磁场中运动，由左手定则可知粒子带正电。 粒子在电场中运动，由动能定理有，解得。 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有，解得。 设粒子运动轨道圆弧对应的圆心角为，如下图： 由题意，粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，由几何关系有 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为，有，带电粒子在磁场中运动的时间 联立以上各式，解得。 12.（15分）(2025·湖北省武汉市·月考试卷)如图所示，在平面内，轴左侧空间分布着水平向右的匀强电场，轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度沿平行于轴正方向从点射出，粒子从点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到点。已知点坐标为，点坐标为，粒子的质量为，电荷量为，不计粒子所受的重力。求： 轴左侧匀强电场的电场强度大小； 轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小； 带电粒子从点开始运动到再次回到点的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】：粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从点到点所用时间为， 根据运动规律有 沿轴方向，粒子做初速度为的匀加速直线运动，有，， 联立得：； 设粒子到达点时沿轴方向速度的大小为，有， 设粒子到达点时的速度大小为，方向与轴正方向的夹角为， 则，，， 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为， 根据几何关系有， 粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有， 解得； 粒子在磁场中运动的时间， 粒子从点开始运动到再次回到点的时间， 解得。  2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $